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无人机蜂群关键技术发展综述

兵工学报 2023年第9期44卷 2533-2545页

作者：李军陈士超中国兵器科学研究院北京100089 西安现代控制技术研究所陕西西安710065

现代战争模式催生了无人机蜂群新型作战样式。系统分析了无人机蜂群利用功能简单的个体,应用自然界蜂群组织算法模型形成高级群体智能行为的概念,介绍无人蜂群的分类和特点,凝练总结无人机蜂群协同组网、协同感知、协同决策、协同控制... 详细信息

现代战争模式催生了无人机蜂群新型作战样式。系统分析了无人机蜂群利用功能简单的个体,应用自然界蜂群组织算法模型形成高级群体智能行为的概念,介绍无人蜂群的分类和特点,凝练总结无人机蜂群协同组网、协同感知、协同决策、协同控制等关键领域技术及发展现状,针对复杂对抗环境下的实际需求提出集光电探测、通信组网、协同控制、任务规划等多学科于一体的无人机蜂群技术发展的重点和难点,给出无人机蜂群技术发展的途径和举措建议,期望达到牵引无人机蜂群技术发展方向、推动无人机蜂群从技术走向实用的目的。

关键词：无人机蜂群涌现效应关键技术发展建议

无人机蜂群中紫外光隐秘通信能耗均衡路由算法

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系统工程与电子技术 2021年第1期43卷 251-257页

作者：赵太飞程敏花吕鑫喆郑博睿西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室陕西西安710048

针对复杂战场环境下无人机蜂群的任务协同要求,保证编队内可靠的路由通信尤为重要。考虑无人机携带能源有限,为了尽可能延长空中作业时间,提出一种无人机蜂群中紫外光隐秘通信能耗均衡路由算法。在无人机编队保持的基础上,结合无线紫外... 详细信息

针对复杂战场环境下无人机蜂群的任务协同要求,保证编队内可靠的路由通信尤为重要。考虑无人机携带能源有限,为了尽可能延长空中作业时间,提出一种无人机蜂群中紫外光隐秘通信能耗均衡路由算法。在无人机编队保持的基础上,结合无线紫外光散射通信特点,在路由选择过程中引入通信链路路径损耗和无人机节点剩余能量来构建链路权值函数,从而有效地平衡无人机蜂群节点的能量消耗。仿真结果表明,与其他算法相比,所提算法能够动态地选择数据传输路径,使节点的能量消耗均衡,进而延长无人机蜂群的生命周期。

关键词：无人机蜂群无线紫外光通信路由算法能耗均衡

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无人机蜂群攻击意图判断方法研究

兵工学报 2024年第S2期45卷 25-35页

作者：孙海文韩啸陈婷李丹李烨靳子荣海军研究院北京100161

无人机蜂群攻击意图判断涉及较多模糊不确定性因素,且判断过程属于不确定性推理过程,针对无人机蜂群攻击意图判断问题,提出一种基于离散动态贝叶斯网络-云模型的无人机蜂群攻击意图判断方法。根据无人机蜂群运用特点,构建无人机蜂群攻... 详细信息

无人机蜂群攻击意图判断涉及较多模糊不确定性因素,且判断过程属于不确定性推理过程,针对无人机蜂群攻击意图判断问题,提出一种基于离散动态贝叶斯网络-云模型的无人机蜂群攻击意图判断方法。根据无人机蜂群运用特点,构建无人机蜂群攻击意图判断指标体系,利用模糊逻辑理论将指标体系中的连续型变量转化为离散型变量,建立无人机蜂攻击意图判断方法模型,针对评估过程中指标数据缺失问题,采用前向信息修补算法进行信息预测修补。仿真分析结果表明:所提方法具有一定的容错能力,可结合前后信息进行有效判断,准确度更高。为反无人机蜂群运用指挥决策提供参考依据。

关键词：无人机蜂群攻击意图判断离散动态贝叶斯网络预测修补

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海上无人机蜂群目标威胁评估方法

兵工学报 2022年第S2期43卷 32-39页

作者：孙海文于邵祯江源周末唐嘉钰李丹 91054部队北京102442

针对海上无人机蜂群目标威胁评估问题,构建无人机蜂群威胁评估指标体系,建立海上无人机蜂群威胁评估模型,提出一种改进逼近理想解法的无人机蜂群威胁排序方法,设计二级威胁评估流程。仿真分析结果表明,新方法可以有效准确地对多批次无... 详细信息

针对海上无人机蜂群目标威胁评估问题,构建无人机蜂群威胁评估指标体系,建立海上无人机蜂群威胁评估模型,提出一种改进逼近理想解法的无人机蜂群威胁排序方法,设计二级威胁评估流程。仿真分析结果表明,新方法可以有效准确地对多批次无人机蜂群目标进行威胁评估,为反无人机蜂群作战指挥决策提供参考依据。

关键词：无人机蜂群威胁评估防空作战改进逼近理想解法二级威胁评估流程

基于无线紫外光隐秘通信的侦察无人机蜂群分簇算法

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电子与信息学报 2019年第4期41卷 967-972页

作者：赵太飞许杉屈瑶王晶张杰西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 西南科技大学特殊环境机器人技术四川省重点实验室绵阳621010 北京邮电大学电信工程学院北京100876

针对复杂战场环境下无人机(UAV)蜂群的渗透侦察任务,考虑无人机间信息传输时能量消耗的不均匀性,影响侦察任务的高效实施,该文提出一种基于无线紫外光隐秘通信的侦察UAV蜂群分簇算法。该算法结合无线紫外光散射通信的优点,通过分簇拓扑... 详细信息

针对复杂战场环境下无人机(UAV)蜂群的渗透侦察任务,考虑无人机间信息传输时能量消耗的不均匀性,影响侦察任务的高效实施,该文提出一种基于无线紫外光隐秘通信的侦察UAV蜂群分簇算法。该算法结合无线紫外光散射通信的优点,通过分簇拓扑管理机制对UAV蜂群进行能耗平衡。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法能够有效均衡网络能量消耗,提高网络的传输效率,并且选取合适的数据包长度及节点密度可延长UAV蜂群的生存周期。

关键词：无人机蜂群无线紫外光通信分簇算法能耗平衡

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基于群体智能算法的无人机蜂群拓扑构型方法

电子科技大学学报 2023年第2期52卷 203-208页

作者：杨彦祥张翔引李波秦开宇电子科技大学航空航天学院成都611731 飞行器集群智能感知与协同控制四川省重点实验室成都611731

面向特定任务场景,无人机蜂群需要通过拓扑构型自主形成特定的拓扑形状以实现高效群体协同机制。拓扑构型通常包含从初始拓扑到目标拓扑的最佳映射和最优拓扑构型位置这两个问题,它们相互影响并直接关系到无人机蜂群的全局能量消耗。基... 详细信息

面向特定任务场景,无人机蜂群需要通过拓扑构型自主形成特定的拓扑形状以实现高效群体协同机制。拓扑构型通常包含从初始拓扑到目标拓扑的最佳映射和最优拓扑构型位置这两个问题,它们相互影响并直接关系到无人机蜂群的全局能量消耗。基于全局能耗最小化为目标的无人机蜂群拓扑构型联合优化模型,建立了基于群体智能算法的一般化求解框架,给出了基于灰狼优化算法(GWO)、均衡优化算法(EO)和穷富优化算法(PRO)的具体求解方法,并讨论了基于群体智能算法求解优化模型的加速收敛策略。仿真结果证明了该无人机蜂群拓扑构型方法的有效性。在典型拓扑构型场景下,该优化方法在8次迭代内即可实现算法收敛。

关键词：全局能耗联合优化群体智能拓扑构型无人机蜂群

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一种无人机蜂群飞行同步检测和抑制方案

电子与信息学报 2023年第12期45卷 4317-4326页

作者：张霞余道杰刘广怡白艺杰王钰战略支援部队信息工程大学郑州450000

该文研究了无人机蜂群飞行同步的检测和干扰方案,把无人机蜂群飞行同步过程看作复杂系统的涌现效应,提出一种基于双阈值的涌现判定算法。通过同时监测目标系统飞行同步过程中的熵差和网络连通度,克服已有算法因忽略网络状态监控而误判... 详细信息

该文研究了无人机蜂群飞行同步的检测和干扰方案,把无人机蜂群飞行同步过程看作复杂系统的涌现效应,提出一种基于双阈值的涌现判定算法。通过同时监测目标系统飞行同步过程中的熵差和网络连通度,克服已有算法因忽略网络状态监控而误判的问题,准确及时地识别飞行同步的发生、达成和失败,为控制抑制时机提供坚实的前提基础。以平均功率为约束设计带内干扰行为,从使目标系统通信容量降低的角度建立干扰行为模型,并通过仿真分析其效能。研究发现,低强度持续干扰可有效迟滞目标系统同步过程、延长同步时间,且具有更好隐蔽性;中等强度持续干扰可快速终止飞行同步过程。基于以上分析,首次根据破坏和迟滞的不同作战意图设计了无人机蜂群飞行同步的反制方案。通过仿真验证了其有效性。

关键词：无人机蜂群反制飞行同步带内干扰涌现

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面向无人机蜂群的航电云多层任务调度模型

航空学报 2019年第11期40卷 216-227页

作者：王荣巍何锋周璇鲁俊李二帅北京航空航天大学电子信息工程学院

在航空作战体系中,基于航电云的无人机(UAV)蜂群作战是提高未来无人机综合作战能力的一种新模式。针对无人机蜂群作战的航电云架构,如何将云端作战任务派发到无人机且保证作战任务完成时间是其中关键。在无人机蜂群分层分簇网络结构和... 详细信息

在航空作战体系中,基于航电云的无人机(UAV)蜂群作战是提高未来无人机综合作战能力的一种新模式。针对无人机蜂群作战的航电云架构,如何将云端作战任务派发到无人机且保证作战任务完成时间是其中关键。在无人机蜂群分层分簇网络结构和模块级资源虚拟化的基础上,对传统单层平台级任务调度模型进行改进,提出了一种细化到模块级的多层任务调度模型,将作战任务从云端逐层调度到无人机功能模块上执行。利用OMNeT++对无人机蜂群多层任务调度模型以及传统的单层任务调度模型分别进行仿真,云端以攻击使命组为例构建使命组集进行分配,并对任务吞吐量、消息平均端到端延时和任务完成时间进行性能对比。仿真结果表明:与平台级单层任务调度相比,在执行任务方面,模块级多层任务调度模型将单个任务平均完成时间降低了46.2%,将使命组完成时间降低了52.1%,在保证任务吞吐量的基础上具有对复杂任务更稳定的调度能力;在网络性能方面,模块级多层任务调度模型消息端到端延时更低,延时分布更集中,提高了网络消息传输的实时性。

关键词：无人机蜂群航电云任务调度分层分簇任务吞吐量

基于身份匈牙利算法的无人机蜂群分布式目标分配方法

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兵工学报 2023年第9期44卷 2824-2835页

作者：刘兴宇郭荣化任成才闫超常远周晗相晓嘉 32399部队江苏南京210046 国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073 军事科学院北京100091

对敌方多目标实施分布式打击是无人机蜂群的重要作战样式,无人机个体如何选择打击目标是其中的关键问题之一。现有目标分配算法大多针对信息全局可知的集中式目标分配问题,无法适应局部感知交互的战场环境。基于就近原则以及目标价值原... 详细信息

对敌方多目标实施分布式打击是无人机蜂群的重要作战样式,无人机个体如何选择打击目标是其中的关键问题之一。现有目标分配算法大多针对信息全局可知的集中式目标分配问题,无法适应局部感知交互的战场环境。基于就近原则以及目标价值原则,参考目标距离、目标方位角、目标价值、无人机速度等要素,在匈牙利算法(HA)的基础上考虑了无人机身份和目标身份信息,提出了身份HA,实现了无人机蜂群的分布式目标分配。算例分析结果表明,身份HA可以避免无人机蜂群遗漏目标或冗余攻击,提升无人机蜂群的整体作战效能,为实现鱼贯依次打击的作战策略奠定算法基础。

关键词：无人机蜂群分布式目标分配匈牙利算法打击优势