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基于强化学习的深空探测器自主任务规划方法

深空探测学报（中英文） 2023年第2期10卷 220-230页

作者：毛维杨王彬柳景兴熊新昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室昆明650500

针对深空探测器自主任务规划多约束的需求,提出了基于动态奖励的强化学习深空探测器任务自主规划模型构建方法,建立了深空探测器智能体的交互环境,构建了策略网络和融合资源、时间以及时序约束的损失函数,并提出动态奖励机制对传统策略... 详细信息

针对深空探测器自主任务规划多约束的需求,提出了基于动态奖励的强化学习深空探测器任务自主规划模型构建方法,建立了深空探测器智能体的交互环境,构建了策略网络和融合资源、时间以及时序约束的损失函数,并提出动态奖励机制对传统策略梯度学习方法进行了改进。仿真实验结果表明:该方法可实现自主任务规划,规划成功率和规划效率相比静态奖励策略梯度算法有明显的提升,并且能在任意状态下开始规划而无需改变模型结构,提高了对不确定规划任务的适应性。该方法为深空探测器自主任务规划与决策提供了一种新的解决方案。

关键词：深空探测任务规划策略梯度强化学习动态奖励

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天区机遇目标空间探测任务规划算法

空间科学学报 2023年第2期43卷 361-368页

作者：曾而康吴海燕冯准中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

针对中法合作SVOM卫星的天区范围内机遇目标规划问题(ToO-MM),对其中的约束条件和优化目标进行抽象,建立了规划问题数学模型,设计实现了基于启发式规则的机遇目标规划算法TMHPA。以最大化卫星科学观测收益和最大化应急任务响应度为优化... 详细信息

针对中法合作SVOM卫星的天区范围内机遇目标规划问题(ToO-MM),对其中的约束条件和优化目标进行抽象,建立了规划问题数学模型,设计实现了基于启发式规则的机遇目标规划算法TMHPA。以最大化卫星科学观测收益和最大化应急任务响应度为优化目标,考虑卫星姿态调整时间的影响,对观测任务和数传任务进行规划。通过仿真实验验证算法的有效性,结果表明该方法能够在保证算法收敛性和时效性同时,给出卫星在天区范围内的网格单元(tile)目标观测序列以及执行数传任务的时段安排,实现对ToO目标观测的快速响应,并及时下传机遇目标科学观测数据,满足规划算法的设计需求。

关键词：任务规划天区机遇目标启发式规则多目标优化

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空中联合投送任务规划仿真与效能评估系统

系统仿真学报 2022年第11期34卷 2497-2506页

作者：王国陈航空工业第一飞机设计研究院陕西西安710089

空中投送体系在现代战争中发挥着重要作用。与美俄等军事强国相比,我国空中投送体系还存在明显的短板与不足。针对投送体系论证与使用分析需求,围绕运输机与货物、机场、航线之间的交互关系以及投送体系内多机型的协同关系,开发建立了... 详细信息

空中投送体系在现代战争中发挥着重要作用。与美俄等军事强国相比,我国空中投送体系还存在明显的短板与不足。针对投送体系论证与使用分析需求,围绕运输机与货物、机场、航线之间的交互关系以及投送体系内多机型的协同关系,开发建立了一套具有模型构建与管理、想定编辑、运输任务规划、仿真推演、效能评估等模块的投送体系仿真与分析系统,可实现装载方案自动生成、任务流程自动规划、多机型组合使用优选、多任务动态调度等功能,能为我国未来投送体系与投送装备的发展论证提供技术手段。

关键词：空中投送体系运输机任务规划仿真推演效能评估

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一种空间碎片主动清除任务规划方法

系统工程与电子技术 2023年第12期45卷 3958-3966页

作者：钟泽南权申明晁涛王松艳杨明哈尔滨工业大学控制与仿真中心黑龙江哈尔滨150080 上海机电工程研究所上海201109

规划搭载多个载荷的运载器从多个发射点清除大量空间碎片的任务时,需使运载器耗费量尽可能地少。为解决多发射点、多运载器、多载荷、多目标任务规划过程中庞大的运载器耗费量,可将整个问题的解决方案划分为三个部分。首先,设计考虑多... 详细信息

规划搭载多个载荷的运载器从多个发射点清除大量空间碎片的任务时,需使运载器耗费量尽可能地少。为解决多发射点、多运载器、多载荷、多目标任务规划过程中庞大的运载器耗费量,可将整个问题的解决方案划分为三个部分。首先,设计考虑多约束多阶段的目标窗口推算方案,建立“发射点运载器载荷目标”单匹配模型;然后,基于多个单匹配模型生成可发射矩阵,用于描述“多发射点多运载器多载荷多目标”的多匹配的可行性;最后,采用可发射矩阵动态调整策略,基于匈牙利算法实现最少运载器耗费原则下的目标任务分配。仿真计算结果表明,所提方法能够以较少运载器耗费量实现对全部目标空间碎片的清除,验证了所提算法的有效性和先进性。

关键词：碎片主动清除任务规划窗口推算匈牙利算法

基于遗传算法的Tiling覆盖策略天文卫星任务规划

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空间科学学报 2022年第2期42卷 321-328页

作者：徐子羚刘玉荣冯准中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

天文卫星机遇目标任务规划是一个复杂的多目标优化问题。针对Tiling覆盖策略的机遇目标任务规划要求及其约束条件进行抽象,建立任务规划问题模型,在规划模型基础上设计基于遗传算法的多目标优化任务规划算法TPA,并通过实例数据验证了不... 详细信息

天文卫星机遇目标任务规划是一个复杂的多目标优化问题。针对Tiling覆盖策略的机遇目标任务规划要求及其约束条件进行抽象,建立任务规划问题模型,在规划模型基础上设计基于遗传算法的多目标优化任务规划算法TPA,并通过实例数据验证了不同参数条件下的求解。在解决Tiling覆盖策略的天文卫星机遇目标多目标任务规划问题时,所提方法能够在保证算法收敛性的同时兼顾优先级和规划路径,满足规划需求。

关键词：任务规划机遇目标 Tiling覆盖策略多目标优化

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任务规划系统机动模型与航线设计

航空工程进展 2022年第4期13卷 73-82页

作者：朱金冬张方齐赵彤王景志田静航空工业沈阳飞机设计研究所体系部沈阳110035 南京航空航天大学航空学院南京210016

航空兵任务规划系统中飞机空对地攻击航线解算的准确性、航线生成质量和航线解算速度是衡量任务规划系统能力的重要指标。飞机空对地攻击航线设计是飞机航线规划中典型的多约束复杂机动,其在设计与使用过程中受到来自时间、空间及飞机... 详细信息

航空兵任务规划系统中飞机空对地攻击航线解算的准确性、航线生成质量和航线解算速度是衡量任务规划系统能力的重要指标。飞机空对地攻击航线设计是飞机航线规划中典型的多约束复杂机动,其在设计与使用过程中受到来自时间、空间及飞机本体的多维约束,对飞行动力学建模与航迹优化提出了较高的要求。本文利用面向对象的思想对飞机无侧滑动力学模型进行建模,通过航线机动动作拼接、分段优化的方式实现复杂机动过程的设计与优化,并进行仿真分析。结果表明:该航线优化设计能够实现飞机多约束航迹设计与规划功能,迭代优化算法具有较好的收敛性,可满足航空兵任务规划使用要求。

关键词：任务规划航线规划机动模型对地攻击

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基于双种群优化算法的舰载无人机任务规划

运筹与管理 2023年第4期32卷 1-7页

作者：乐健驿宋业新陈洋海军工程大学湖北武汉430033

多舰载无人机协同对海上目标攻击的任务规划是有效提高无人机海上作战能力的关键技术之一。不同于陆基起降平台,舰载无人机的起降平台为复杂海洋环境下的移动平台。针对这一特点,考虑了舰载无人机起降场为存在时间窗口约束的移动起降场... 详细信息

多舰载无人机协同对海上目标攻击的任务规划是有效提高无人机海上作战能力的关键技术之一。不同于陆基起降平台,舰载无人机的起降平台为复杂海洋环境下的移动平台。针对这一特点,考虑了舰载无人机起降场为存在时间窗口约束的移动起降场、完成任务所需空中时间以及生存威胁等各方面因素,以攻击收益最高、无人机损毁最小为目标建立了多目标任务规划模型,并给出了双种群优化算法对其进行求解。通过与经典的NSGA-2、SPEA2等多目标优化算法进行对比,仿真结果表明该方法是可行、有效的。

关键词：舰载无人机双种群优化算法任务规划

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中国空间站在轨科学实验任务规划方法及应用

科技管理研究 2023年第15期43卷 178-184页

作者：陈状韩樾夏张伟中国科学院大学经济与管理学院北京100190 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094

为保障中国空间站平台稳定运行,使得在轨设施利用率维持较高水平,建立空间站科学实验任务规划模型,基于冗余原则设计最大时间冗余度下的任务规划方案。考虑设备支持、上下行、功率、工时等复杂约束,优化空间科学应用项目的在轨设施规划... 详细信息

为保障中国空间站平台稳定运行,使得在轨设施利用率维持较高水平,建立空间站科学实验任务规划模型,基于冗余原则设计最大时间冗余度下的任务规划方案。考虑设备支持、上下行、功率、工时等复杂约束,优化空间科学应用项目的在轨设施规划,得到制约应用效益最大化的主要因素。以中国空间站建造期生命科学与生物技术方向实验项目为例的算例,实验结果表明,规划方案能够实现在轨设施利用率最大化,为在轨资源扩展、上下行能力提升以及地面项目培育等提供参考。

关键词：空间站任务规划空间科学在轨设施

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一种无人机分层族群任务规划方法

兵器装备工程学报 2022年第5期43卷 226-231页

作者：张小孟胡永江李永科谭威甄智明贺津陆军工程大学无人机工程系石家庄050003 石家庄市公安局石家庄050003

针对多类型多无人机协同作战时任务类型多、规划复杂的问题,提出了一种无人机分层族群任务规划方法。在现有的侦察、攻击和中继任务规划方法的基础上,结合各种任务需求,建立族群任务规划模型。利用多Agent的方法,对模型分层、分步进行求... 详细信息

针对多类型多无人机协同作战时任务类型多、规划复杂的问题,提出了一种无人机分层族群任务规划方法。在现有的侦察、攻击和中继任务规划方法的基础上,结合各种任务需求,建立族群任务规划模型。利用多Agent的方法,对模型分层、分步进行求解,将大规模复杂问题转化为多个小规模问题,有效提高规划效率。进行仿真验证,结果表明,该方法能有效解决无人机族群对多区域多任务的实时规划问题。减少了时间成本,提高了规划效率,具有良好的工程实用性。

关键词：多Agent 族群分层任务规划