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局部通信网络下的电磁目标协同搜索方法

电子制作 2024年第10期32卷 27-31页

作者：陈涛李智四川大学电子信息学院四川成都610065

针对复杂未知环境中电磁干扰等因素造成的多无人机通信网络受限问题,提出局部通信网络下的电磁目标协同搜索(CSEL)方法。首先,基于电磁目标信号检测模型与频域数字信息素图建立环境认知信息模型;其次,根据无人机之间的通信拓扑关系建立... 详细信息

针对复杂未知环境中电磁干扰等因素造成的多无人机通信网络受限问题,提出局部通信网络下的电磁目标协同搜索(CSEL)方法。首先,基于电磁目标信号检测模型与频域数字信息素图建立环境认知信息模型;其次,根据无人机之间的通信拓扑关系建立局部通信网络,通过排斥力模型实现无人机的避撞,同时对无人机飞行参数进行约束。在此基础上,综合考虑频率信息素收益、波束覆盖搜索和波位转换代价构造目标收益函数。仿真结果表明,CSEL能够确保在空频多维度协同搜索中具备可行性,并在不同通信阈值下表现出较好的稳定性。

关键词：电磁目标多无人机协同搜索局部通信

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通信距离受限下多无人机分布式协同搜索

系统工程理论与实践 2015年第11期35卷 2980-2986页

作者：张民强宋建梅薛瑞彬北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对无人机之间的通信距离受到限制的情况,提出了一种基于Voronoi图的分布式协同搜索策略.首先建立了环境、无人机、传感器、通信等的数学模型;然后设计了速度约束下各架无人机的控制律;在通信距离不小于两倍视场半径的情况下,给出了各... 详细信息

针对无人机之间的通信距离受到限制的情况,提出了一种基于Voronoi图的分布式协同搜索策略.首先建立了环境、无人机、传感器、通信等的数学模型;然后设计了速度约束下各架无人机的控制律;在通信距离不小于两倍视场半径的情况下,给出了各架无人机利用通信距离之内的邻居信息计算各自视场范围内的Voronoi图区域及其质心的方法,并设计了通信距离受限情况下的搜索策略,给出了通信周期与采样周期不同步情况下的信息更新公式.仿真结果表明,该分布式搜索策略比贪婪搜索和随机搜索策略在降低区域不确定度上具有更快的收敛速度,可实现通信距离受限情况下的多无人机分布式协同搜索任务.

关键词：无人机 Voronoi图协同搜索通信距离受限

基于信息图的多无人机三维协同搜索动目标方法

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控制与决策 2023年第12期38卷 3534-3542页

作者：王洪民庄育锋韦凌云田家强北京邮电大学现代邮政学院北京100876

针对多无人机协同搜索区域内多运动目标问题,考虑传感器的探测概率与虚警概率、无人机的飞行与避撞约束和目标随机运动等特征,提出基于信息图的多无人机三维协同搜索方法.以无人机搜索的短期收益、长期收益和协调收益的平衡为核心,考虑... 详细信息

针对多无人机协同搜索区域内多运动目标问题,考虑传感器的探测概率与虚警概率、无人机的飞行与避撞约束和目标随机运动等特征,提出基于信息图的多无人机三维协同搜索方法.以无人机搜索的短期收益、长期收益和协调收益的平衡为核心,考虑无人机三维运动的特征,构建多无人机协同搜索的数学规划模型,并设计包含目标存在概率、环境不确定度、重访信息素和搜索增益4个因子的搜索信息图.基于滚动规划架构,整合新提出的剪枝方法进行模型的求解.在典型的协同搜索场景下,通过数值仿真验证所提方法的有效性.仿真结果表明,所提出的方法可以在秒级的时间内做出每架无人机的三维航迹决策,重访信息素和搜索增益因子可以引导无人机捕获更多的目标.对比仿真结果表明,所提出的方法可以在捕获更多目标的同时具有更少的误判次数,有效提升了多无人机协同搜索的任务效能.

关键词：协同搜索信息图三维航迹规划重访机制滚动规划

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面向目标不确定的多无人机鲁棒协同搜索

系统工程与电子技术 2013年第11期35卷 2303-2308页

作者：祁晓明魏瑞轩沈东王树磊空军工程大学航空航天工程学院无人机运用工程系陕西西安710038

多架无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同搜索是多无人机协同的一个重要研究方向。多架UAV同时对一个未知区域进行搜索,目的就是大量获取搜索区域的信息,确定目标存在的具体位置。提出了一种基于贝叶斯理论的多UAV鲁棒协同搜索方法... 详细信息

多架无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同搜索是多无人机协同的一个重要研究方向。多架UAV同时对一个未知区域进行搜索,目的就是大量获取搜索区域的信息,确定目标存在的具体位置。提出了一种基于贝叶斯理论的多UAV鲁棒协同搜索方法,首先建立搜索环境的数学模型,然后考虑到UAV传感器测量的不确定性以及环境自身的不确定性,引入鲁棒性能参数以提高系统的抗干扰性以及稳定性,最后对目标函数进行优化求解,从而引导UAV在区域中进行搜索。通过仿真结果验证了所提方法的有效性。

关键词：无人机协同搜索贝叶斯理论信息熵

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基于运动目标预测的多无人机分布式协同搜索

系统工程与电子技术 2014年第12期36卷 2417-2425页

作者：祁晓明魏瑞轩沈东茹常剑周欢空军工程大学航空航天工程学院无人机运用工程系陕西西安710038

多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同搜索是多UAV协同一个重要研究方向。随着战场环境的复杂化,UAV对动态时敏目标的搜索显得尤为重要。针对动态时敏目标的运动特性,首先建立动态时敏目标的运动预测模型,为了降低由于目标运动造... 详细信息

多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同搜索是多UAV协同一个重要研究方向。随着战场环境的复杂化,UAV对动态时敏目标的搜索显得尤为重要。针对动态时敏目标的运动特性,首先建立动态时敏目标的运动预测模型,为了降低由于目标运动造成的不确定性以及优化UAV的搜索性能,在采用贝叶斯理论对目标存在概率进行更新的基础上,研究了一种基于高斯分布的目标转移概率密度,通过计算得到动态时敏目标的存在预测概率,然后合理建立UAV协同搜索的性能指标函数,在分布式模型预测控制框架下,将多UAV集中式在线优化问题转化为各架UAV的分布式在线优化问题,最后对性能指标函数进行优化求解。通过仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：无人机协同搜索贝叶斯准则转移概率密度分布式模型预测控制 unmanned aerial vehicle (UAV) distributed model prediction control (DMPC)

适应度二次选择的QPSO和SA协同搜索大规模离散优化算法

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通信学报 2020年第8期41卷 22-31页

作者：张兆娟王万良唐继军浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023 天津大学智能与计算学部天津300050

针对大规模离散工程优化问题,提出一种改进的离散量子粒子群优化算法(IDQPSO-SA)。首先,提出一种适应度的二次选择更新平均最优位置策略,使QPSO能够适用离散空间的优化问题。其次,引入二次切割与连接(DCJ)排序策略加速搜索进程。最后,在... 详细信息

针对大规模离散工程优化问题,提出一种改进的离散量子粒子群优化算法(IDQPSO-SA)。首先,提出一种适应度的二次选择更新平均最优位置策略,使QPSO能够适用离散空间的优化问题。其次,引入二次切割与连接(DCJ)排序策略加速搜索进程。最后,在QPSO并行搜索基础上,引进模拟退火(SA)的概率突跳性,协同进行全局搜索。在大规模、高维离散工程优化问题上进行了测试,并同已有算法进行比较,结果表明,IDQPSO-SA进一步提高了面向大规模离散优化问题时的搜索效率,并有效提升了算法的性能。

关键词：协同搜索量子粒子群模拟退火二次切割与连接排序离散优化

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不确定环境中多无人机协同搜索算法

电子与信息学报 2007年第10期29卷 2325-2328页

作者：田菁陈岩沈林成国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

多无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)协同搜索是多UAV协同控制的一个重要研究内容。多架UAV同时对一个未知区域进行搜索,目的在于获取搜索区域的信息,降低环境的不确定度。该文提出了一种基于模型预测控制(MPC)理论和遗传算法(GA)的... 详细信息

多无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)协同搜索是多UAV协同控制的一个重要研究内容。多架UAV同时对一个未知区域进行搜索,目的在于获取搜索区域的信息,降低环境的不确定度。该文提出了一种基于模型预测控制(MPC)理论和遗传算法(GA)的多UAV协同搜索算法。首先,建立搜索环境的规则描述,然后将多个UAV建模为一个控制系统,建立系统的预测模型,考虑到UAV传感器测量的不确定性和环境自身的不确定性,建立搜索概率图描述搜索环境的不确定性,给出了基于Bayes准则的搜索概率图更新方法,继而基于搜索概率图定义信息增益来衡量搜索效果,并将预测周期内的优化目标定为最大化信息增益,采用遗传算法进行求解,得到最优解作为被控系统的输入。仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：无人机协同搜索不确定环境

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基于搜索意图交互的无人机集群协同搜索算法

北京航空航天大学学报 2022年第3期48卷 454-463页

作者：王宁李哲梁晓龙侯岳奇吴傲空军工程大学空管领航学院西安710051 陕西省电子信息系统综合集成重点实验室西安710051

针对无先验信息条件下无人机集群的协同搜索问题,提出一种以覆盖率为引导,以机间安全距离、通信距离、偏航角调整及搜索边界等为约束的无人机集群协同搜索算法。通过建立环境地图矩阵对任务区域进行描述,进一步定义环境地图更新算子实... 详细信息

针对无先验信息条件下无人机集群的协同搜索问题,提出一种以覆盖率为引导,以机间安全距离、通信距离、偏航角调整及搜索边界等为约束的无人机集群协同搜索算法。通过建立环境地图矩阵对任务区域进行描述,进一步定义环境地图更新算子实现搜索过程中环境地图的快速更新。设计了集群协同搜索任务的回报函数,采用粒子群算法进行求解,得到每架无人机在已知环境地图下的最优决策,即决策意图。每架无人机在获取其他成员决策意图的基础上重新进行决策,实现协同决策。针对不同规模集群提出了集中式和分布式2种协同决策方案。仿真结果表明,所提算法能够对存在未知威胁的不规则任务区域进行有效覆盖搜索,覆盖率远高于不进行协同决策的个体决策方法。

关键词：意图交互无人机集群协同搜索模型预测控制滚动时域优化决策

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不确定环境下的多无人机协同搜索航路规划

兵工学报 2011年第11期32卷 1337-1342页

作者：吴文超黄长强宋磊唐上钦白壬潮空军工程大学工程学院陕西西安710038 空军装备部北京100843

为解决多架无人机(UAV)在不确定环境中搜索目标的问题,根据多UAV协同搜索的基本原则,建立了多UAV协同搜索的环境模型和UAV运动模型,提出了一种满足UAV机动限制和适应数据通讯延迟的协同路径决策算法。根据先验知识将环境分为未知环境,... 详细信息

为解决多架无人机(UAV)在不确定环境中搜索目标的问题,根据多UAV协同搜索的基本原则,建立了多UAV协同搜索的环境模型和UAV运动模型,提出了一种满足UAV机动限制和适应数据通讯延迟的协同路径决策算法。根据先验知识将环境分为未知环境,已知环境和禁飞区,设计了搜索回报函数,引导UAV对未知环境进行搜索,对已知环境进行规避;提出了禁飞区回避决策,实现了UAV对禁飞区的完全回避。最后进行了仿真实验,并与2种非协同搜索算法的仿真结果进行了比较,结果表明,本文提出的协同搜索算法的有效性。

关键词：飞行器控制、导航技术多无人机协同搜索航路规划