基于偏好联盟博弈的导弹集群分布式任务分配模型

在空空导弹拦截大规模集群的场景中,由于集中式算法求解大规模任务分配问题的性能面临通信能力和实时性的限制,研究使用分布式算法求解任务分配问题具有重要的现实意义.以偏好联盟博弈模型为基础,设计了分布式导弹集群任务分配模型,并使用博弈学习算法中的空间自适应博弈(spatial adaptive play,SAP)算法求解最优...     

基于DBSCAN聚类的异构多智能体分层任务分配方法

针对多约束条件下大规模探测/通信智能体集群协同探测任务分配问题,从全局与局部相结合的角度,提出了一种分层任务分配求解方法。首先,根据通信距离约束对所有任务节点进行聚类预分组,将集群任务分配问题划分为上层全局任务分配和底层局部任务分配。然后,根据聚类结果采用启发式算法求解探测/通信智能体组间全局任务分配结果。随后,根据探测智能体的全局任务分配结果,采用遗传算法对探测智能体组内任务进行分配。最后,通信智能体根据探测智能体的组内任务分配结果,采用基于虚拟节点的方法进行组内任务分配。实验结果表明,相较于直接求解方法,分层任务分配方法不仅解决了大规模集群协同任务分配问题,还可以在保证优化目标值相近的情况下,缩短70%以上的求解时间,较快得到相对最优的任务分配结果。     

面向分布式组网无人机集群的感知数据融合方法

为解决由于全局知识缺失、通信限制、各无人机局部感知信息相关性未知等导致的分布式组网无人机集群中的感知数据融合难的问题,开展了面向分布式组网无人机集群的感知数据融合技术的研究。首先,采用标签随机有限集对各无人机局部感知信息进行建模。其次,分别使用算术平均和一致性作为分布式融合的准则和计算方法,提出了一种基于一致性、算术平均和标签随机有限集理论的分布式数据融合算法,以在分布式组网无人机集群中实现对全局感知信息的集体认同。最终仿真实验表明,所提算法可实现对全局感知信息的分布式融合。     

分布式装备保障体系任务分配模型

针对信息化条件下装备保障体系分布式保障指挥与控制形式的特点、保障单元自主智能等特性及面向作战任务的装备保障任务分配要求,构建了基于多Agent的分布式装备保障体系任务分配框架,提出了以任务成功率为中心的分布式装备保障任务分配模型。根据分布式保障任务分配的市场机制特性和模型求解的特点,设计了分布式拍卖求解算法,通过保障单元个体目标的最大化来获得装备保障体系任务分配的理想收益。最后,通过案例仿真验证了模型与算法的合理性与有效性。     

基于理想点法的UUV集群通信性能评估方法研究

UUV集群性能准确的评估对于UUV集群的选择和优化具有重要意义。通信性能是UUV集群重要的性能之一,UUV集群作业的各个环节都发生着信息的传递,通信质量直接影响整个UUV集群性能。通过研究UUV集群通信性能评估方法,建立了通信性能评估指标体系,确定了各指标参数获取方法,并用相对比较法计算了各评估指标的权重系数,在此基础上基于理想点法对5型UUV集群的通信性能进行评估,评估结果表明该方法计算速度快,区分度明显。     

面向多目标拦截问题的协同任务分配方法研究

针对多枚空空导弹攻击多架飞机的作战场景,研究集群协同的多目标任务分配,实现对多架飞机的拦截.针对战场环境高动态、高复杂性的特点,采取基于灰狼优化算法(grey wolf optimization,GWO)的实时任务分配方案.为解决灰狼优化算法容易陷入局部最优、易早熟的问题,提出了两方面的改进策略:一是优化种群,以佳点集...     

分布式多无人机编队控制与博弈算法研究

针对多无人机的任意队形编队控制问题,将博弈论引入分布式控制问题中,提出一种基于博弈的分布式控制算法。该算法将梯度下降和一致性方法结合,将多无人机编队问题转化为分布式博弈问题。通过一致性方法,系统内每个无人机个体都可以对其他个体的位置进行有效估计。利用梯度下降实现纳什均衡点的求解从而实现理想编队。在提出的分布式控制算法下,个体无人机无需全局信息,只需交换邻居个体的信息就可实现多无人机的任意编队。将算法应用到多旋翼无人机系统中,仿真结果表明了分布式算法有效性。     

航空集群网络虚拟骨干网分布式构建算法

航空集群网络对集群作战任务执行效能的影响愈发深远,通过构建虚拟骨干网,能够降低路由开销、互联子网和实时管理网络,使航空集群作战更加高效。结合连通支配集理论,提出一种面向航空集群网络的分布式骨干网构建算法——DCAASN算法,设计权值函数刻画节点可用带宽和连通度,并采用分布式思想构建连通支配集以完成骨干网的构建。理论分析和仿真结果表明,相较于Wu、Wan和DCDS算法,该算法构建的骨干网中节点平均权值更大,骨干网的生命周期更长,并且骨干网的规模更小;在时间开销、消息开销方面,相较于Wu、Wan算法有较大提高,与DCDS算法在同一量级。     

面向协同区域反恐侦察的无人机集群规划与控制

以无人机集群协同侦察多个区域内潜在的恐怖分子为背景,提出了一种基于贪婪算法的求解思路,设计了任务分配-路径规划-跟踪控制的算法流程,解决了面向协同区域反恐侦察的无人机集群规划与控制问题。首先,设计任务分配算法,为无人机分配任务区域,解决多无人机多目标的任务分配问题;然后,每一架无人机进行路径规划,生成从当前点到任务区域以及在任务区域侦察的组合路径;再使用追踪虚拟目标点的方法,使无人机沿着规划航线飞行。任务分配-路径规划-跟踪控制在线滚动执行,使无人机集群协同执行反恐侦察任务。对上述算法进行了数值仿真,并基于开源仿真平台搭建复合翼无人机协同仿真环境,进一步验证了算法流程。     

应用离散粒子群-郭涛算法分配多无人机协同任务

针对以往考虑时间窗约束的多无人机协同任务分配问题模型不能反映在有效时间窗内,任务执行时间对任务收益的影响及求解算法效率较低的问题。建立了将任务收益和任务执行时间直接联系起来的任务分配模型和可行解到粒子整数编码方式的映射,设计了混合离散粒子群-郭涛算法的组合优化问题求解策略。借助粒子群算法利用粒子自身信息和种群有用信息指导种群进化的本质特点,优化郭涛算法的适应性序列倒置操作;设计了可变的学习选择概率来选择个体的学习粒子,改进了序列倒置算子。仿真实验验证了该方法处理复杂任务分配问题的有效性。     

基于CBBA的多域作战无人系统任务规划方法研究

针对多域作战任务中异构无人系统的分布式任务规划问题,建立考虑时间窗约束、路径受限等情况下的多域作战任务分配模型;基于一致性束算法求解异构无人系统的任务分配问题;采用Bezier曲线和粒子群算法对一致性束算法进行了扩展,将路径规划耦合到任务分配过程中。仿真结果表明,扩展后的一致性束算法可以同步得到无冲突的多域作战无人系统任务分配解和路径规划结果,验证了其在多域作战无人系统任务规划方面的适用性。     

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。     

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。     

基于拍卖算法的联合作战装备维修保障任务分配模型研究

联合作战装备维修保障任务分配问题属于典型的组合优化NP类问题.运用拍卖算法将装备维修保障分队模拟为竞标者,将装备维修保障任务模拟为商品,将保障分队相对保障任务优势程度模拟为价格,将保障分队参与任务分配活动模拟为个体参与竞拍,探寻了联合作战条件下多军兵种、多专业装备维修保障任务分配求解方案.仿真结果对比分析表明,拍卖算法在装备维修保障任务分配问题中时间成本低、收敛性好,符合瞬息万变的联合战场保障形势.     

基于改进蚁群算法的无人机集群任务分配和路径规划联合优化

无人机集群作战得到广泛的应用,其路径规划和任务分配技术的研究是无人机集群作战的关键步骤.然而,传统的方式是将路径规划和任务分配分别求解计算,这样的处理方式未考虑任务分配和路径优化的耦合关系,会造成路径交叉、资源分配不均匀的问题.针对多任务场景中的多子群任务分配和路径规划问题,将任务分配和路径规划联合优化,提出了改进的蚁...     

改进合同网协议的Agent动态任务分配

针对导弹作战任务规划中的动态任务分配问题,研究了MAS框架下任务分配的形式化描述和数学模型,对动态任务分配的特点进行了分析,运用合同网理论,提出了基于改进合同网协议的Agent动态任务分配算法,实现了对不确定开放环境中动态变化的任务分配方法。算例表明算法是有效的。     

无人机集群智能的生成样式研究

无人机集群作战是未来的重要作战方式。无人机集群智能的生成模式及其应用实现途径等智能生成样式问题研究是无人机集群作战编成确定和作战运用设计的基础支撑。归纳提出了无人机集群智能的集中式、仿生行为式和功能分布式生成模式,并从总体上探讨了相应的应用实现途径;提出了基于平行系统架构的战中任务调整和航路再规划智能效果实现途径;研究提出了仿生行为智能涌现运用于陌生环境下航路搜索、攻击与优化的方法途径。     

合同网多平台协同制导任务分配模型

分析了分布式平台协同制导任务分配问题,指出该问题属于复杂分布式系统实时动态任务分配问题.建立了协同制导平台管理Agent结构,并利用合同网的思想建立了协同制导任务分配模型.该模型可实现多次协同制导任务的实时动态分配,为实现多平台协同制导作战奠定了基础.     

基于分布式约束优化的多UCAV协同任务分配

为解决多架无人作战飞机(UCAV)的协同任务分配问题,将多UCAV协同任务分配问题建模为分布式约束优化问题并求解。在考虑UCAV损耗程度、目标价值毁伤和UCAV飞行长度对任务分配的影响下,建立了协同分配的分布式约束优化模型,并针对典型实例进行了仿真,获得了最优的任务分配方案。计算结果表明了模型方法的有效性。     

任务分配方法及其在指挥控制领域的应用

任务分配问题是一类经典的组合优化问题,任务分配方法的研究有利于作战指挥控制领域中多个问题的解决.从集中式分配和分布式分配的角度综述了任务分配方法,分析和对比了任务分配方法性能,最终探讨了在指挥控制领域应用任务分配方法的情况,并进行了应用展望.