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弱交互条件下的无人机集群决策方法

北京航空航天大学学报 2023年

作者：王子泉李杰李娟刘畅北京理工大学机电学院

随着无人系统与智能技术的发展，作为无人系统的典型应用之一的无人机集群在民用与军事领域有着广阔的应用前景。当集群规模较大时，传统的组网通信方式会受到带宽、干扰等限制，极大影响无人机集群的协同作战效能。提出一种弱信息交互... 详细信息

随着无人系统与智能技术的发展，作为无人系统的典型应用之一的无人机集群在民用与军事领域有着广阔的应用前景。当集群规模较大时，传统的组网通信方式会受到带宽、干扰等限制，极大影响无人机集群的协同作战效能。提出一种弱信息交互条件下的无人机集群决策方法，不依赖无人机之间的双向数据交互，仅依靠单向视觉感知的方式实现期望的集群行为。针对所提方法，建立了弱信息交互的无人机集群模型，采用改进后的遗传算法作为优化方法对决策模型进行了优化，以区域搜索任务为例进行了仿真测试，将所提方法与基于顶层规划的蛇形搜索方法进行了对比，证明了本文方法在搜索效率层面的有效性；并测试了在不同比例无人机失效的条件下，搜索效能的下降程度，与蛇形方法对比证明本方法具有一定的鲁棒性。

关键词：无人机集群弱信息交互集群决策遗传算法

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无人船集群决策与控制研究

无人船集群决策与控制研究

作者：焦宇航大连海事大学

学位级别：硕士

无人船相较于同级别有人船具备高度自主航行和决策能力,且航速高、搭载量大,能够完美适应新型海上系统的任务需求。多无人船集群系统相较于单无人船在执行任务时可覆盖海域更广、完成效率更高,是开展海洋资源勘测、海事防务等水上作业... 详细信息

无人船相较于同级别有人船具备高度自主航行和决策能力,且航速高、搭载量大,能够完美适应新型海上系统的任务需求。多无人船集群系统相较于单无人船在执行任务时可覆盖海域更广、完成效率更高,是开展海洋资源勘测、海事防务等水上作业的利器。因此对复杂海洋环境下的无人船集群决策机制及集群控制系统设计研究具有实际意义与价值。本文着重考虑无人船的运动决策机制设计问题,提出了速度导引的无人船运动决策机制。针对复杂海洋环境、多障碍物,无人船推进器故障等问题,提出了观测器与滑模动态面相结合的控制系统设计方法。主要工作如下:首先,为实现含有未建模动态的全驱动无人船集群运动,设计了一种速度制导的运动决策方法。通过Lyapunov函数刻画无人船集群的聚集和艏向一致,利用人工势函数实现无人船内部避碰,建立了变系数无人船集群运动决策模型;然后在自适应控制技术框架下,结合模糊径向基函数构建了模糊自适应控制器,使无人船集群系统能够到达期望目标,实现全局渐进一致稳定。最后仿真验证了本文集群决策机制和控制手段的有效性。其次,针对外部环境扰动未知的欠驱动无人船集群系统避障与跟踪控制问题展开研究。具体地,通过构造人工势函数实现外部静态障碍物避障;设计有限时间集总观测器,对不确定信息进行跟踪和补偿,摆脱了对精确无人船数学模型的依赖;同时,结合不确定集总观测器和非奇异终端滑模技术设计出有限时间集群运动控制策略,该策略确保了集群的路径跟踪性能,无人船速度和艏向跟踪误差能够在有限时间内收敛至平衡点。仿真实验验证了本文设计方法的有效性和优越性。最后,针对无人船推进器故障下的欠驱动无人船集群系统跟踪控制问题,考虑海洋不确定扰动,设计了一种基于固定时间集总观测器的无人船集群容错跟踪控制策略。所设计的固定时间观测器可以在较小时间上界内实现对不确定信息的观测和补偿,结合积分滑模控制方法,有效提高了系统的控制精度和抗干扰能力,保证了故障约束下的集群系统稳定。通过稳定性理论分析,确保无人船跟踪误差有限时间内收敛到零。仿真结果表明了本文集群容错控制的稳定性以及集群跟踪路径的精确性。

关键词：欠驱动无人船集群决策有限时间控制容错控制

网络舆情突发事件的生命周期原理及集群决策研究

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武汉理工大学学报（社会科学版） 2010年第4期23卷 482-486页

作者：谢科范赵湜陈刚蔡文静武汉理工大学管理学院湖北武汉430070

提出了网络舆情突发事件的生命周期原理,将网络舆情突发事件分为潜伏期、萌动期、加速期、成熟期、衰退期五个阶段。基于生命周期原理,提出了网络舆情突发事件应对集群决策的原理与方法。

关键词：网络舆情突发事件生命周期集群决策

非常规突发事件情景演化机理及集群决策模式研究

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武汉理工大学学报（社会科学版） 2011年第4期24卷 458-462页

作者：陈刚谢科范刘嘉吴倩武汉理工大学管理学院湖北武汉430070

分析了非常规突发事件的事态情景演化机理,响应情景演化机理以及事态-响应耦合机理;构建了非常规突发事件的事态-响应的集群决策模式,并对预警、监视和响应三个子系统的协同运行进行了探讨。

关键词：非常规突发事件事态-响应集群决策

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基于近端策略动态优化的多智能体编队方法

空天防御 2024年第2期7卷 52-62页

作者：全家乐马先龙沈昱恒西北工业大学航天学院陕西西安710129 上海机电工程研究所上海201109

无人机集群系统具有能力冗余、抗毁能力强、适应复杂场景等优势,能够实现高效的任务执行和信息获取。近年来,深度强化学习技术被引入无人机集群编队控制方法中,以解决集群维度爆炸和集群系统建模困难的弊端,但深度强化学习面临训练效率... 详细信息

无人机集群系统具有能力冗余、抗毁能力强、适应复杂场景等优势,能够实现高效的任务执行和信息获取。近年来,深度强化学习技术被引入无人机集群编队控制方法中,以解决集群维度爆炸和集群系统建模困难的弊端,但深度强化学习面临训练效率低等问题。本文提出了一种基于改进近端策略优化方法的集群编队方法,通过引入动态估计法作为评价机制,解决了传统近端策略优化方法收敛速度慢和忽视高价值动作问题,有效提升了数据利用率。仿真试验证明,该方法能够提高训练效率,解决样本复用问题,具有良好的决策性能。

关键词：无人机集群深度强化学习近端策略优化逆强化学习集群决策

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微分博弈在无人机集群攻防中的应用研究

无人系统技术 2022年第5期5卷 39-50页

作者：李亿俍李娟刘畅李杰北京理工大学机电学院北京100081

为了解决传统微分博弈理论的局中人规模受限问题,针对固定翼无人机目标-攻击-防御三方集群对抗场景,提出了一种基于微分博弈的集群攻防决策算法。该集群攻防决策算法利用基于Dubins路径价值函数的拍卖算法将集群攻防对抗问题解耦为目标... 详细信息

为了解决传统微分博弈理论的局中人规模受限问题,针对固定翼无人机目标-攻击-防御三方集群对抗场景,提出了一种基于微分博弈的集群攻防决策算法。该集群攻防决策算法利用基于Dubins路径价值函数的拍卖算法将集群攻防对抗问题解耦为目标-攻击者-防御者三方微分博弈问题,并且融入载体坐标系转换以及自动驾驶仪控制模型等约束,实现三维空间中以加速度为控制输入的集群决策,为等规模三方集群对抗问题提供协同决策控制。仿真实验结果证明,提出的集群攻防决策算法对于多种规模的无人机集群均能生成攻防角色对应的决策控制,实现包括目标-攻击-防御三种角色的三方集群攻防空战决策,在优化个体决策的同时,兼顾集群内无人机间的协同性。

关键词：集群攻防微分博弈目标匹配拍卖算法 Dubins路径规划集群决策

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反应式集群体系结构在蜂群弹药中的应用研究

无人系统技术 2022年第6期5卷 31-40页

作者：刘畅李杰李娟李亿俍北京理工大学机电学院北京100081

随着无人武器集群式作战从想象加速变为现实,这种新型武器和战术势必将成为改变未来战争规则的重要推手。针对集群武器系统缺乏有效理论与系统技术支撑的问题,首先在多智能体理论和仿生集群智能技术的启发下,深入研究了基于集群行为驱... 详细信息

随着无人武器集群式作战从想象加速变为现实,这种新型武器和战术势必将成为改变未来战争规则的重要推手。针对集群武器系统缺乏有效理论与系统技术支撑的问题,首先在多智能体理论和仿生集群智能技术的启发下,深入研究了基于集群行为驱动和个体行为规则的分布式决策框架,并结合视觉信息处理技术,构建了基于个体行为规则和集群行为原型的反应式集群框架;然后,建立了蜂群弹药任务和个体行为规则之间的映射关系;最后,将简单的区域搜索、饱和攻击等作战任务进行了嵌入式实现,对影响任务效率的关键因素进行了深入分析,为构建蜂群弹药等智能集群装备提供了技术储备和理论支持。初步仿真结果证明,对于50节点规模的集群,提出的反应式集群决策框架能够引导蜂群弹药高效完成避障、搜索和攻击等任务,且在40%、80%个体失效时搜索效率显著优于慎思式集群。

关键词：武器系统总体设计蜂群弹药智能集群反应式体系结构集群决策任务驱动