基于演化博弈的结构化无人集群协作控制方法

针对无人集群作战中的分工合作问题,提出了一种基于演化博弈的结构化集群协作控制方法.分析无人集群分工合作需求,基于演化博弈理论,构建结构化集群分工合作模型;在此基础上,理论推导模型的演化动力学过程及博弈均衡解,得出集群分工合作的形成条件;最后,以集群火力打击任务为想定,仿真规则图及一般拓扑上的集群策略演化过程,仿真结果与理论推导相印证,证明了模型方法的合理性与可行性,为相关理论向实际应用转化提供了初步和有意义的探索.     

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。     

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。     

联合作战中作战单元决策演化博弈研究

利用演化博弈理论,探讨了联合作战中担负相同作战任务的作战单元间其策略选择根据利益变化的演化过程,建立了复制动态方程并求得平衡点解,通过复制动态的相位图直观反映了博弈的演化稳定策略,并通过Malab软件对作战单元策略选择与收益关系进行了仿真,其行为选择的演化结果与相位图展示具有一致性。研究结论表明,收益大小及变化是作战单元策略改变的重要依据,最后针对提高作战单元间的策略稳定性提出对策建议.     

军民融合产业创新集群的形成

在军民融合发展战略与创新驱动发展战略深入推进进程中,军民融合产业创新集群成为军民融合产业发展的重要创新形式,其形成问题研究更是对其发展与演化具有重要影响。以军民融合产业创新集群的内涵着手,通过刺激—反应模型与演化博弈模型,分析其形成过程与促进措施。研究表明,军民融合产业创新集群作为复杂适应系统,创新主体的适应性能力及其内在关系是集群形成的关键所在;为使合作创新行为成为演化博弈的稳定策略,从合作创新能力系数和合作创新成本、拥有的创新资源以及政府资金支持三个方面剖析集群形成的促进作用,对军民融合产业创新集群的发展与演化研究奠定基础。     

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。     

无人战斗机群自主作战效能分析

无人战斗机集群作战日益受到各国军方广泛关注。基于时间连续马尔可夫链,建立了无人战斗机群的自主交战模型,得出了无人战斗机群作战效能与性能指标之间的函数关系。结合具体算例,分析了不同无人战斗机性能指标对集群作战效能的影响关系。这对于结合作战任务设计或选择相应无人战斗机性能参数及制定作战方案,充分利用作战资源提升作战效果,具有重要指导意义。     

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。     

多管火箭炮重复毁伤概率模型及仿真

针对火箭炮武器系统对集群目标射击中重复毁伤概率无法求解的问题,基于火炮射击理论和毁伤理论,建立了火箭炮对集群目标射击时重复毁伤概率模型,基于像素法和矩阵法对作战想定中的重复毁伤问题进行了仿真,并与模型所得理论计算结果进行了对比分析。仿真结果表明:重复毁伤模型具有较高的精度,适用于火箭炮武器系统对集群目标射击中有效毁伤效率的校正和重复毁伤概率的求解。     

无人集群自适应任务分工模式

无人集群技术已成为多国军事技术发展的新高地,而无人集群自组织协作是影响其在军事行动中发挥作用的关键。合理的任务分工才能使无人集群发挥数量优势,从而自组织协作完成复杂作战任务。重点分析无人集群自适应任务分工研究的价值;国外在低成本无人机集群、地面无人平台集群、水下无人潜航器集群和异构跨域无人集群自适应任务分工研究上的主要进展和特点;无人集群集中式、协商式、分布式3种典型自适应任务分工模式的内涵,并总结未来无人集群在战场环境自组织信息交互和自适应协商决策任务分工等方面的研究方向及在军事保障中的应用前景。     

博弈论在无线通信中的应用专题讲座(一) 第2讲 绿色无线通信中基于相关均衡的协同策略选择

文章首先简要介绍了非合作博弈理论的基本定义和性质,综述了运用非合作博弈理论来解决无线通信网络中资源管理等诸多问题的研究现状。在此基础上,探讨了在非合作博弈框架下,引入相关均衡的理论意义和实现途径。继而,文章以如何解决面向绿色无线通信网络的协同策略选择问题为例,从能量有效性角度提出了基于相关均衡的协同策略选择机制。面对分布式且颇具竞争性的绿色无线协同网络,相关均衡能在所建立的非合作博弈的框架下允许潜在中继节点之间某种形式的合作的模型化,从而激励潜在中继节点得到接近"合作的"博弈结果。理论分析和仿真结果验证了所提机制能在收敛性、Pareto最优性和max-min公平性等方面收效甚好。     

无人机集群在空降作战中的运用

无人机集群作战作为全新的作战样式，势必对当前作战理念、作战方式形成巨大冲击。本文基于无人机集群以其精确侦察、无人作战、立体机动等突出优势与空降作战的实时通信、跨域协同、战场保障等潜在短板可实现互补为出发点，重点探讨了无人机集群在空降作战中运用的独特优势及战法运用，并对无人机集群在空降作战中的运用提出了相应的对策建议。     

基于变结构导引律的UCAV自主轨迹控制

研究无人作战飞机的自主轨迹控制问题.在一定假设条件的基础上,推导出无人作战飞机的三自由度运动模型;将变结构控制理论运用于无人作战飞机的导引,推导出变结构导引律;在自主轨迹控制算法中,由变结构导引律根据期望轨迹点计算出状态的期望值,并将该期望值与由运动模型得到的状态实际值之间的误差来驱动控制,自主轨迹控制控制的过程就是这个误差收敛到零的过程;仿真结果表明该自主轨迹控制算法能够快速地使无人作战飞机达到预定的轨迹点,且控制过程中控制量的变化平稳,具有良好的效果.     

基于EG-SD的军事安全策略博弈演化模型

针对军事安全问题博弈对局影响因素多、策略预测难的问题,构建演化博弈论和系统动力学相融合的军事安全策略博弈演化模型,分析军事安全博弈的稳定策略,剖析态势稳定性形成的内在规律.实例仿真结果表明:两类群体局中人选择积极策略的初始概率对最终稳定策略有较大影响,仿真结果与东北亚核安全问题博弈的实际相符,模型具有一定的有效性和实用价值.     

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。     

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。     

飞行冲突网络演化博弈中牵制机制的研究

为有效解决飞行器冲突网络演化博弈模型背叛诱惑值较大合作行为不理想的问题,构建了飞行器冲突场景的有向网络,在此基础上提出了基于总度的牵制机制和基于聚类系数的牵制机制。在构建的有向网络中分别挑选总度和聚类系数大的节点赋予合作策略,在网络演化博弈的规则下自组织学习,为飞行器产生合作(避让)或背叛(不避让)的策略。仿真分析结果表明,提出的两种方法与随机牵制机制和特定牵制机制比较,能够将合作频率维持在较高水平,以较少的控制代价获得更好的飞行冲突解脱结果。     

核危机博弈冲突消解图模型分析

核安全是国家安全体系的重要组成部分。针对博弈过程定量化分析方法的不足,调整冲突消解图模型分析方法并将其应用于核危机博弈分析。提出冲突消解图模型分析流程、相关定义和矩阵表示方法;以1969年爆发的中苏核危机为背景,基于历史数据构建核危机冲突模型,应用矩阵表示算法分析博弈状态演化过程;引入博弈政策和军事能力两类模型参数,调节参数进行博弈模型敏感性分析;应用联盟分析方法识别出可能存在的决策者联盟及其对国家关系演化的影响;根据模型数据分析结果,总结相关结论和决策参考。研究结果表明,冲突分析方法适用于核危机管控研究,采用与军事实力相匹配的策略在危机博弈演化中具有重要作用。     

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。     

无人作战飞机通信延时仿真

通信作为无人作战飞机任务控制站与无人作战飞机之间的纽带,在无人作战飞机系统中起着至关重要的作用。简要阐述了引起无人作战飞机通信延时的具体因素,分析了无人作战飞机使用的几种通信方式,提出并运用网络仿真工具NS2(networksimulation-2)针对视线通信方式和不同中继方式下的通信延时进行了仿真,最后对仿真作了分析和解释。