基于合作博弈的智能集群自主聚集研究

智能集群是指由大量智能体构成、采用自组织策略协作完成任务的群体。以无人车集群系统协同监视再入体着靶过程为任务背景,开展智能集群自组织策略的关键技术研究。设计了无人车集群执行再入体着靶协同监视的集群行为模式,提出了基于合作博弈的智能集群自组织策略,各智能体以实现群体聚集为“合作目标”,以降低自身能量消耗为“竞争目标”,开展博弈,基于微粒群算法规划局部路径,最终使群体系统涌现出聚集行为。仿真实验验证了设计的自主聚集策略的有效性。     

基于合作博弈的智能集群自主聚集策略

以无人车集群系统协同监视再入体着靶过程为任务背景,开展智能集群自组织策略相关技术研究。设计无人车集群执行再入体着靶协同监视的集群行为模式;针对协同监视过程中的集群聚集行为,提出基于合作博弈的智能集群自主聚集策略。各智能体以实现群体聚集为"合作目标",以降低自身能量消耗为"竞争目标",开展博弈;基于微粒群算法规划局部路径,最终使群体系统涌现出聚集行为。仿真实验验证了设计的自主聚集策略的有效性。     

智能舰艇编队指挥控制系统体系结构设计

针对舰艇编队指挥控制系统协同作战自协同的需要,运用多智能体技术探索舰艇编队指控系统体系结构设计问题.提出了一种由指挥Agent和协同控制Agent构成的智能舰艇编队指挥控制系统,描述了其组织结构,分析了面向任务的协同作战任务分解和分配过程,完成了智能舰艇编队指控系统体系结构的顶层设计.对多Agent技术在舰艇编队指控系统中的应用有一定的参考价值.     

基于Multi-Agent的航空集群系统重构机理研究

集群作战是未来空中作战的主要样式,其重构机理的研究对于提升航空集群执行任务的整体性能以及在遭受攻击时的生存能力具有重要作用。从作战任务层面出发,对集群系统重构的定义以及类型、触发机制和基本原则进行了分析阐述;借鉴博弈论理论,将航空集群系统分布式重构问题映射为多Agent之间的合作-竞争问题,建立了基于Multi-Agent的系统重构模型,给出了重构的流程与算法,为航空集群系统自适应重构能力的设计实现提供了理论技术支持。     

机载多智能体任务系统研究

依据云架构背景下战斗机任务系统的作战需求,结合人工智能技术在航空领域的应用研究,提出了机载多智能体任务系统的概念。分析了任务系统的任务架构和功能架构,研究了多智能体任务系统的运行原理和基于OODA的并行任务管理机制,为战斗机智能化任务系统总体设计提供了参考思路,并可进一步推广至无人机领域。     

基于多智能体技术的协同信息融合系统研究

为达到充分发掘信息组合潜能的目的,利用多智能体(multi-agent)技术构建了自协同信息融合系统。给出了自协同信息融合系统的体系结构,对该信息融合系统需要进行的协同内容进行了分析,总结了基于多智能体的协同信息融合的主要技术特点。该系统可以起到实现信息共享、统一协调传感器探测行为、提高信息融合系统综合效能的作用。     

面向任务的航空数据链动态组网策略

针对现有航空数据链网络对实际任务需求耦合不紧密的问题,结合未来航空作战集群化、智能化的特点,设计了面向任务的智能化航空数据链网络体系结构。描述了面向任务的智能化航空数据链网络信息类型与信息处理传递机制,并基于所设计体系结构提出了一种面向任务的航空数据链动态组网策略。通过组网实例分析,说明在面向任务的智能化航空数据链网络体系结构下所提组网策略对实际任务需求具有较好的支撑能力。     

基于故障树分析的航空装备体系结构贡献率评估方法

针对航空装备体系构成复杂的特点,将故障树分析引入航空装备体系结构贡献率评估问题,提出基于故障树分析的评估方法。从作战装备、信息支援装备和保障装备三个方面构建航空装备体系结构,建造航空装备体系结构故障树;采用底事件的关键重要度指标来计算航空装备的体系结构贡献率,建立基于关键重要度的航空装备体系结构贡献率评估模型;以某航空装备体系为例进行建模分析。分析结果表明:所提方法能够准确评估航空装备体系结构贡献率,为确定航空装备体系结构短板、优化航空装备体系结构等提供方法支撑。     

面向体系仿真的智能无人机集群作战建模总体框架研究

提出了智能无人机集群作战建模应当遵循的基本理念.在总体上将"面向体系仿真的智能无人机集群作战建模"视为一个"概念设计—模型建立—分析应用"的完整过程,而非一个孤立的建模仿真活动.为此,提出了涵盖"体系设计—模型训练—想定生成—探索仿真—结果分析"5个基础阶段的建模总体框架,以及包含支撑层、运行层、分析层和应用层在内的能够支撑该框架使用的系统体系架构.该建模总体框架,有助于解决智能无人机集群作战建模中作战概念不清晰、应用场景不明确的问题,同时可以将基于机器学习的智能实体建模技术集成到建模框架当中,以充分反映智能无人机实体及其集群的自学习、自成长特性.     

OODA-L模式下的智能无人集群作战仿真建模框架

介绍了智能无人集群作战的相关概念,为反映智能无人仿真实体的自主能力和适应能力,提出将学习过程显性化的观察-判断-决策-行动-学习(Observe, Orient, Decide, Act and Learning, OODA-L)模式,并进一步扩展为适用于集群协同的Co-OODA-L模式。在智能无人仿真实体的总体描述上,采用马尔可夫决策过程进行数学抽象处理,提出智能无人Agent的三域分层结构。为体现智能无人集群作战的自主协同、分布式等特点,提出了利用人工神经网络将可变数量的智能无人Agent融合为同构或异构集群进行协同作战建模的体系结构。     

无人集群自适应任务分工模型构建

传统无人集群任务分工存在中心控制依赖、适应性不强的缺点,这无法满足未来无人集群在复杂军事场景中的应用需求。群体智能的快速发展为集群分布式任务分工提供了理论和技术基础。针对无人集群任务分工问题,借鉴群体智能理论,提出了一种无人集群自适应任务分工模型,以无人集群清除多类危险目标的仿真实验为例,验证了模型的可行性和优越性。研究成果对于无人集群作战系统的建设发展,以及在作战、保障等军事领域的应用提供了参考价值。     

反应式集群体系结构在蜂群弹药中的应用研究

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。     

基于单体视觉投影的集群控制策略

与常见的无人系统集群需要进行预先规划和控制机制不同,生物集群采用分布式和反应式架构,具备完成复杂任务的强大智能能力。受生物集群系统启发,设想无人系统集群中的个体能够对所遇到的环境进行独立反应,并展现出集群协同行为。针对这一设想,提出基于单体视觉膜投影模型的集群控制方法,并对其进行理论分析和推导,实现了群体内自组织集群控制;通过观察和计算运动过程中群体的稳定性、一致性、协调性等相关指标,探究所提出自组织模型对不同类型任务的适应性。此外,针对群体遭遇外来攻击的情形,设计了合理的群体避障机制,使得集群能够实现紧急安全避障,从而提高集群面临突发情况时的应对能力。     

基于多Agent舰空导弹协同反导作战体系结构研究

舰艇编队中多个舰空导弹系统协同反导作战系统是一个异构、分布、开放和松散耦合的复杂分布式人工智能控制系统,而多智能体(Multi-Agent)原理与技术是研究复杂分布式人工智能控制系统的有效方法.从舰艇编队协同反导作战需求和多智能体结构特点分析入手,提出了舰艇编队协同反导防御作战"两层三网"的体系结构,阐明了系统组成和功能.     

基于集群技术的实时测控数据处理系统设计

为使实时测控系统满足未来多元化任务实时数据处理需求,设计了一个基于集群技术的实时测控数据处理系统。为解决集群系统的强实时性和高可用性问题,结合实时数据处理系统的特点,研究了实时集群体系结构、粒度划分和负载均衡方法。采用冗余部件、异常处理和向前恢复机制,消除了系统中的单一故障点;实现任务级粒度划分,优化了控制体系结构;采用基于任务分配表的动态负载均衡和人机交互管理相结合的方法,有效地解决了任务分配和故障迁移的实时性问题,提高了系统的可用性。     

AUV分布式自主控制与使命管理方法

提出了一种AUV(Autonomous Underwater Vehicle)自主控制的分布式体系结构与使命管理方法.将自主控制系统分为若干采用慎思/反应混合模式的智能体.每个智能体不仅可以独立地处理事件和进行决策,还可以与其他智能体进行合作来完成复杂的AUV任务.基于该体系结构,研究了AUV使命管理的动态协作机制.利...     

基于Multi-Agent的智能指控系统建模

给出的智能指控系统基本模型主要由技术基础层、态势认知层、期望意图层和指挥决策层组成,该模型具有系统复杂性、信息实时性、功能分布性、指控同步性和执行协同性等基本特征,整个系统的运行基本包括:态势评估、信念形成、规则确定、推理判断、意愿产生、承诺达成和任务执行等环节.在研究智能指控系统的基础上,运用Netlogo多智能体仿真平台,对智能指控系统防空作战模型进行了仿真,仿真运行结果表明基于Multi-Agent的智能指控系统对防空作战效果提升有着显著影响.     

基于TAU和SA的体系结构验证方法研究

TAU和SA是顶层设计领域广泛使用的成熟商业软件,具备对体系结构部分模型进行验证的能力。在分析体系结构验证的概念及验证内容的基础上,较完整地从语法层、语义层、语用层三个层次提出了基于TAU和SA的体系结构验证方法。以无人机侦察系统体系结构验证为例,说明了TAU和SA在状态图可达性验证和作战规则合理性验证上的有效性和实用性。     

基于SDN的航空通信服务调度关键问题分析

当前,航空作战平台的发展已逐步由传统"机群"向智能"集群"过渡,因此,依托航空平台信息网络体系,实现用户信息需求与通信资源的有效匹配,成为航空集群通信交互的主要模式.基于航空信息网络在集群作战背景下的应用需求,介绍了航空集群及航空信息网络的研究进展,总结了现有航空信息网络在集群作战应用中存在的问题,阐述了软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)技术为其带来的性能优势,并结合集群空战中通信服务调度实现场景分析了亟待解决的关键科学问题.     

混编防空导弹网络化作战系统功能体系结构分析

混编防空导弹网络化作战系统功能体系结构分析的目的是描述系统结构、系统功能以及功能间的交互关系。基于网络中心战原理,以区域反弹道导弹为背景,描述了混编防空导弹网络化作战系统反导作战的作战过程及其任务序列;分析了混编防空导弹网络化作战系统的功能模块和功能节点划分;构建了以3层逻辑网结构为特征的混编防空导弹网络化作战系统功能体系结构,分析了3层逻辑网的组成与功能及其相互关系。