智能无人集群系统跨域协同技术研究现状与展望 被引量：17

1

作者 江碧涛 温广辉 +1 位作者 周佳玲 郑德智 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期117-126,共10页

随着智能化技术和无人系统技术的快速发展,智能无人集群系统跨域协同的概念应运而生并得到了广泛关注与深入研究,智能无人集群系统跨域协同技术逐渐成为世界各国抢占无人系统技术竞争中的制高点。本文从我国智能无人集群系统跨域协同技... 随着智能化技术和无人系统技术的快速发展,智能无人集群系统跨域协同的概念应运而生并得到了广泛关注与深入研究,智能无人集群系统跨域协同技术逐渐成为世界各国抢占无人系统技术竞争中的制高点。本文从我国智能无人集群系统跨域协同技术的发展需求出发,梳理了海空、空地以及海陆/海陆空等典型无人场景跨域协同技术的研究现状;深入分析了智能无人集群系统跨域协同技术的发展现状、技术需求以及未来的重点研究方向。最后,从总体思路、体系架构、理论创新和技术攻关4个层面,提出了推动智能无人集群系统跨域协同技术稳健与快速发展的对策建议,以期促进我国无人系统应用能力的持续提升。 展开更多

关键词 智能无人集群系统 跨域协同 协同控制 “空天地海”一体化网络

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无人集群系统时变编队H_(∞)控制 被引量：3

2

作者 康宇航 戴洪德 +3 位作者 祁亚辉 张邦楚 刘玄冰 程俊 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期271-280,共10页

针对有向通信拓扑网络下具有通信时滞与外部干扰的无人集群系统(AUSS)时变编队H_(∞)控制问题进行了研究。首先,基于AUSS期望编队构型信息、无人机(UAV)实时状态信息以及通信UAV之间带通信时滞的状态误差信息提出了AUSS的编队控制方法,... 针对有向通信拓扑网络下具有通信时滞与外部干扰的无人集群系统(AUSS)时变编队H_(∞)控制问题进行了研究。首先,基于AUSS期望编队构型信息、无人机(UAV)实时状态信息以及通信UAV之间带通信时滞的状态误差信息提出了AUSS的编队控制方法,通过变量替换将AUSS的编队控制问题转换成低维闭环系统的渐近稳定问题,并以线性矩阵不等式(LMI)形式给出了系统稳定的充分条件与最大允许通信时滞的计算公式。其次,通过构造Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函,证明了存在通信时滞与外部干扰条件下AUSS能够实现时变编队。最后,通过数值仿真验证所设计方法的准确性与有效性。 展开更多

关键词 无人集群系统(AUSS) 时变编队 通信时滞 外部干扰 H_(∞)控制

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无人集群系统行为决策学习奖励机制

3

作者 张婷婷 蓝羽石 宋爱国 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2442-2451,共10页

未来作战的发展方向是由多智能体系统构成的无人集群系统通过智能体之间自主协同来完成作战任务。由于每个智能体自主采取行为和改变状态,增加了智能群体行为策略训练的不稳定性。通过先验约束条件和智能体间的同构特性增强奖励信号的... 未来作战的发展方向是由多智能体系统构成的无人集群系统通过智能体之间自主协同来完成作战任务。由于每个智能体自主采取行为和改变状态,增加了智能群体行为策略训练的不稳定性。通过先验约束条件和智能体间的同构特性增强奖励信号的实时性,提高训练效率和学习的稳定性。采用动作空间边界碰撞惩罚、智能体间时空距离约束满足程度奖励;通过智能体在群体中的关系特性,增加智能体之间经验共享,进一步优化学习效率。在实验中,将先验增强的奖励机制和经验共享应用到多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)算法中验证其有效性。结果表明,学习收敛性和稳定性有大幅提高,从而提升了无人集群系统行为学习效率。 展开更多

关键词 无人集群系统 MADDPG算法 对抗任务 行为决策 奖励机制

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无人集群系统火力协同控制体系 被引量：1

4

作者 管东林 王成飞 吴鑫辉 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第9期79-83,共5页

针对未来无人系统在信息化作战条件发展需求,为解决无人集群体系化协同感知与火力打击等作战问题,研究提出多无人平台的火力协同控制体系结构、协同要素、协同指挥机制及任务模式,分析构建无人分散部署、分布协同、可快速重构的海上分... 针对未来无人系统在信息化作战条件发展需求,为解决无人集群体系化协同感知与火力打击等作战问题,研究提出多无人平台的火力协同控制体系结构、协同要素、协同指挥机制及任务模式,分析构建无人分散部署、分布协同、可快速重构的海上分布式火力协同控制体系,可为无人装备发展提供借鉴。 展开更多

关键词 火力协同 无人集群系统 体系结构

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海上无人系统集群发展现状及关键技术研究进展 被引量：63

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作者 谢伟 陶浩 +3 位作者 龚俊斌 罗威 尹逢川 梁晓龙 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第1期7-17,31,共12页

海上无人系统集群作战正在从概念走向实装应用。着眼于海上无人系统集群作战任务的需要,总结无人机集群、水面无人艇集群、无人水下机器人集群和跨域无人系统集群的国内外发展现状,分析海上无人系统集群协同作战所需的关键技术,包括通... 海上无人系统集群作战正在从概念走向实装应用。着眼于海上无人系统集群作战任务的需要,总结无人机集群、水面无人艇集群、无人水下机器人集群和跨域无人系统集群的国内外发展现状,分析海上无人系统集群协同作战所需的关键技术,包括通信自组网、协同态势感知、任务分配、航迹规划、集群编队控制和虚拟测试等。系统性归纳海上无人系统集群所需各项技术的主要研究思路、代表性算法及相关算法的研究趋势,期望能够为海上无人系统集群技术研究提供有益的参考和借鉴。 展开更多

关键词 海上无人系统集群 跨域协同 关键技术 综述

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非线性无人机集群系统分布式编队控制 被引量：8

6

作者 艾莉 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2020年第4期170-175,共6页

针对非线性无人机集群系统,利用多智能体系统一致性理论实现无人机的分布式编队控制。利用无人机局部相对信息设计了分布式编队控制器。在一般有向固定通信网络拓扑结构下,通过变量替换,将无人机集群系统的编队问题转换为稳定性问题,通... 针对非线性无人机集群系统,利用多智能体系统一致性理论实现无人机的分布式编队控制。利用无人机局部相对信息设计了分布式编队控制器。在一般有向固定通信网络拓扑结构下,通过变量替换,将无人机集群系统的编队问题转换为稳定性问题,通过矩阵分析理论和线性系统李雅普诺夫稳定性分析理论进行分析,获得了无人机集群系统达成期望编队队形系统的充分条件,给出了控制器增益矩阵的设计方法,仿真实验验证了结论的正确性。 展开更多

关键词 无人机集群系统 编队控制 一致性 非线性

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海上无人集群智能算法测试训练系统设计研究

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作者 曾晨 杨鑫德 +2 位作者 陶浩 郭永晋 王鸿东 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第24期96-99,共4页

海上无人系统集群是未来任务效能发挥的重要保障。目前海上无人装备仿真测试主要集中于对单体感知、决策以及控制算法的测试,尚无海上无人系统集群算法的评价指标体系及训练系统,制约了无人系统集群技术的发展。本文针对无人集群的协同... 海上无人系统集群是未来任务效能发挥的重要保障。目前海上无人装备仿真测试主要集中于对单体感知、决策以及控制算法的测试,尚无海上无人系统集群算法的评价指标体系及训练系统,制约了无人系统集群技术的发展。本文针对无人集群的协同感知、决策、控制算法设计了融合算法测试与训练功能于一体的半实物仿真系统,可提供海洋环境模拟、集群运动机理模拟、障碍物模拟,并通过接入各平台控制器对算法进行高效测试训练,达到优化算法参数的目的。通过半实物仿真试验及实装试验证明了本系统的有效性。 展开更多

关键词 无人系统集群 算法测试 算法训练 仿真环境

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面向模块化设计的水下机器人集群编队控制 被引量：4

8

作者 孙栋 汤奇荣 +3 位作者 刘明昊 李江 刘浩煜 崔国华 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第2期68-73,共6页

针对在近海环境下,利用“以机代人”进行自主特种作业的实际需求,设计研发模块化可重构水下机器人,并提出一种基于领航者-虚拟结构的编队策略。首先针对几种不同的典型水下作业任务,依据重构方案设计异构水下机器集群;然后根据水平面三... 针对在近海环境下,利用“以机代人”进行自主特种作业的实际需求,设计研发模块化可重构水下机器人,并提出一种基于领航者-虚拟结构的编队策略。首先针对几种不同的典型水下作业任务,依据重构方案设计异构水下机器集群;然后根据水平面三自由度运动学和动力学方程,推导水下机器人集群的动态误差模型;针对路径已知的集群编队问题提出领航者-虚拟结构策略,其中跟随者水下机器人采用基于通信时延补偿的滑模控制器进行跟踪。结果表明,该控制策略可以快速形成队形且轨迹误差小于5%。最后应用3种已开发完成的水下机器人,在可视化仿真平台中进行实验验证,证明该异构水下机器人集群编队方法合理高效。 展开更多

关键词 水下机器人 无人集群系统 编队控制 滑模变结构 可视化仿真

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时间窗约束下的无人集群分布式任务分配算法 被引量：4

9

作者 李瑞琳 崔巍 +1 位作者 冯彦翔 杨宜康 《弹箭与制导学报》 北大核心 2023年第3期16-25,共10页

综合考虑任务时间窗以及无人机能力约束,以任务的平均时间成本最小为优化目标,提出一种无人集群分布式协同任务分配算法。首先,定义任务对于无人机的增益和边际增益,用以描述无人机执行任务的时间成本的变化情况。然后,建立包括任务添... 综合考虑任务时间窗以及无人机能力约束,以任务的平均时间成本最小为优化目标,提出一种无人集群分布式协同任务分配算法。首先,定义任务对于无人机的增益和边际增益,用以描述无人机执行任务的时间成本的变化情况。然后,建立包括任务添加、冲突消解和任务再分配三个阶段的分布式分配算法。最后,仿真实验结果表明:第三个阶段将任务完全分配率提高了13.76%,相比现有算法,所提算法将任务完全分配率提高了21.94%,任务平均完成时间降低了24.25 s。 展开更多

关键词 无人集群系统 时间窗约束 任务分配 分布式算法

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基于时变编队控制的有人-无人集群协同飞行策略 被引量：7

10

作者 田磊 王晓东 +2 位作者 董希旺 化永朝 任章 《指挥与控制学报》 CSCD 2022年第1期57-63,共7页

提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的有人-无人集群系统协同飞行策略.在该策略中,预警机、五代机等高价值有人作战单元担任领航者,多架低成本无人机担任跟踪者.低成本无人机可以由高价值有人作战单元在适当时机布撒后伴飞.策略... 提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的有人-无人集群系统协同飞行策略.在该策略中,预警机、五代机等高价值有人作战单元担任领航者,多架低成本无人机担任跟踪者.低成本无人机可以由高价值有人作战单元在适当时机布撒后伴飞.策略的核心是使低成本的无人机始终处于我方高价值有人作战单元与敌方来袭导弹的视线轴上,承担被击落的风险,起到干扰、诱骗等作用,充当我方高价值有人作战单元的“忠诚僚机”.基于有限时间控制理论、观测器理论、自适应控制理论,给出了无人机在自身存在未知扰动且有人作战单元存在未知机动情况下能够实现该策略的分布式控制协议,并利用李雅普诺夫理论对协议的有效性进行了证明.最后通过数值仿真算例对理论结果进行了验证. 展开更多

关键词 分布式时变编队跟踪 有人 - 无人集群系统 有限时间控制 未知扰动 自适应控制协议

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面向多模异构任务的无人机集群自主协同优化 被引量：2

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作者 姚昌华 安蕾 《电讯技术》 北大核心 2023年第8期1151-1158,共8页

针对无人机集群同时遂行多个异构模式、异构价值、异构需求任务时的自主协同优化问题,构建了集群遂行多模异构任务协同优化模型,提出了一种基于重叠式联盟博弈的分布式协作算法。通过综合考虑任务模式、任务价值、任务需求,以及集群中... 针对无人机集群同时遂行多个异构模式、异构价值、异构需求任务时的自主协同优化问题,构建了集群遂行多模异构任务协同优化模型,提出了一种基于重叠式联盟博弈的分布式协作算法。通过综合考虑任务模式、任务价值、任务需求,以及集群中不同无人机成员的资源情况,基于不同任务类型下联盟内任务成功率和效能计算,优化无人机任务选择和资源分配并实现算法收敛和系统稳定,以及优化的分布式多机协同。仿真结果表明,所提方法能有效提高系统效用和任务成功率,并能在不同环境下实现面向异构任务目标的高效协同。 展开更多

关键词 无人集群系统 任务分配 资源分配 重叠联盟博弈

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基于关联定位误差信息素的巡航导弹集群快速协同搜索研究

12

作者 陈汝佳 邓亦敏 段海滨 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2024年第3期51-58,共8页

协同搜索是巡航导弹多弹控制领域的一个未来发展方向,对其进行研究有助于巡航导弹适应未来战场智能化作战需求。针对缺少先验环境信息下巡航导弹集群对目标的高效搜索问题,本文提出了一种基于关联定位误差的改进信息素快速协同搜索算法... 协同搜索是巡航导弹多弹控制领域的一个未来发展方向,对其进行研究有助于巡航导弹适应未来战场智能化作战需求。针对缺少先验环境信息下巡航导弹集群对目标的高效搜索问题,本文提出了一种基于关联定位误差的改进信息素快速协同搜索算法,筛选组内精英个体领导集群成员的搜索。在此基础上,结合交叉测向、位置控制、信息融合、自主分组等技术,构建了适用于巡航导弹集群的具体实现架构。通过数值仿真分析和对比,本文构建的架构能够实现特定场景下巡航导弹集群对多未知目标的位置定位,而提出的改进信息素搜索算法能够提升协同搜索的效率。 展开更多

关键词 巡航导弹 无人系统集群 协同搜索 蚁群信息素 制导与控制

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国外无人船集群运用特点分析及其应对启示 被引量：11

13

作者 冯炜 崔东华 +2 位作者 夏天冰 闫昭琨 王鸿东 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第1期1-12,共12页

无人船(USV)集群作为未来海上军事运用的重要组成力量,是各国海上无人装备的重要发展方向。首先,通过梳理总结当前国外无人船集群发展战略规划与运用现状,对无人船集群作战关键技术进行归纳分析,从集群自组网通信、战场态势感知、集群... 无人船(USV)集群作为未来海上军事运用的重要组成力量,是各国海上无人装备的重要发展方向。首先,通过梳理总结当前国外无人船集群发展战略规划与运用现状,对无人船集群作战关键技术进行归纳分析,从集群自组网通信、战场态势感知、集群协同任务分配等3个方面剖析无人船集群相关技术的研究进展;然后,对无人船集群在军事上运用的典型样式和主要效益进行分析及研判;最后,总结分析当前应对无人船集群的难点,并对无人船集群应对的技术发展予以展望。 展开更多

关键词 无人船集群 海上无人作战 无人系统集群协同 作战使用特点

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基于AI芯片和机器视觉的协同控制实现 被引量：2

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作者 王铖 张真睿 +2 位作者 方超 王琳娜 张宝昌 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2020年第6期67-73,共7页

目前,对于如何实现无人集群在无网络、无GPS环境中的自主导航研究较少。因此,针对这种特殊的应用场景,基于机器视觉相关算法,本文创新性地提出了一套采用集中式编队方式的地空协同控制系统。该系统由空中侦察机、空中跟随机、地面侦察... 目前,对于如何实现无人集群在无网络、无GPS环境中的自主导航研究较少。因此,针对这种特殊的应用场景,基于机器视觉相关算法,本文创新性地提出了一套采用集中式编队方式的地空协同控制系统。该系统由空中侦察机、空中跟随机、地面侦察车和地面跟随车组成。空中侦察机采用VINS-MONO技术进行导航,提供位置基准;同时利用CVM-Net技术将空中侦察机与地面侦察车的拍摄图像匹配,得到二者相对位置,用于引导地面跟随车和空中跟随机。该系统采用YOLO-LITE检测算法,可实现实时目标检测;采用华为"麒麟970"智能芯片作为核心硬件,实现信息的实时无回传处理。利用该系统,地面与空中无人集群可在无网络、无GPS的环境进行自主导航定位与协同控制,在紧急搜救和军事侦察等领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 无人集群系统 协同控制 AI芯片 GPS拒止环境 跨视角图像匹配 导航

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