一种吞吐量优化的无人机飞行轨迹规划算法

基于无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)协作通信已成为满足下一代蜂窝用户需求的有效技术.UAV的飞行轨迹对通信服务质量有直接影响.为此,提出吞吐量优化的UAV飞行轨迹规划(UAV Trajectory Planning to Maximize Throughput,TPMT)算法.TPMT算法以最大化用户与UAV通信链路的吞吐量为目标函数,并通过求解目标函数规划UAV的飞行轨迹.先构建用户与UAV的信道模型,再建立最大化吞吐量的目标函数,然后,引用混合优化算法GASimplex求解目标函数.仿真结果表明,提出的TPMT算法能够快速收敛,并提高了吞吐量.     

飞行器突防航路规划与目标选择研究

复杂环境下的中低空飞行器航路规划和目标选择问题近年来受到了越来越多的关注.根据地面威胁分布情况,将飞行空域进行网格化处理,划设常规空域与威胁空域,并基于空间搜索算法规划中低空飞行器的飞行航路.为分析地面威胁目标在飞行器突防过程中的重要程度,通过节点移除法求解不同目标破击后带来的飞行代价变化.将飞行器突防过程中的航路规划与目标选择有机结合,为任务驱动的关键目标选择排序研究提供了有价值的参考.     

【专题】无人机空战决策技术研究进展

随着无人机相关技术领域的飞速发展,无人机迅速成为世界各国军事领域的研究热点。无人机自主决策作为无人机领域的核心问题,指的是无人机基于空战态势,利用数学优化理论、人工智能等方法,独立自主地生成机动动作控制指令以完成设定目标的过程。本文首先介绍了世界各国该领域的研究进展,并基于空战决策的求解思路,将决策方法分为三类：基于对策理论、基于专家知识以及基于启发式学习算法的决策方法。其次,针对基于对策理论的空战决策方法,阐述了从微分对策到矩阵对策的发展及联系;针对基于专家知识的空战决策方法,介绍了该类方法的建模方法,改进方向;针对基于启发式学习算法的决策方法,论述了各典型方法的适用条件、改进途径等。最后,对无人机空战决策的研究难点进行分析,并展望了未来的研究方向与趋势。     

【专题】从系统工程视角看无人机自主控制系统

提升无人机的自主控制能力可有效提高无人机在复杂对抗环境下的作战性能。系统工程是指导复杂系统研制的有效手段,采用系统的思维方法,关注系统的整体效能优化实现。系统工程覆盖复杂工程型号生命周期的全流程活动,包括概念论证、工程开发、生产制造、使用服役、综合保障以及系统退出等过程,能够为系统开发中各工程技术的应用,跨专业工程合作以及项目管理建立切实的技术路径。无人机外部应用背景环境与内部体系结构相互交联,是一个典型的“系统之系统”（System of Systems）。无人机自主控制系统是跨域、跨平台的复杂“系统之系统”。本文从系统复杂性出发,介绍了无人机系统组成、自主控制系统以及无人机自主能力等级,以期为无人机自主控制技术的发展提供参考和借鉴。     

基于雾计算的路网-野区路径规划研究

针对路网、野区联合路径规划需求,提出了在雾计算平台上的路网-野区无缝衔接的路径规划方法,适用于路径规划区域同时覆盖城市道路与野区的情况.综合雾计算的特点,分析了路网-野区路径规划服务的应用方式.提出了适用于路网-野区环境下的启发函数,提供路径最短、时间最短两种模式的路径寻优算法.仿真和试验结果表明所提供的基于雾计算的路网-野区路径规划方法的可行性,能够满足路网-野区的路径规划需求.     

无人机集群作战智能培育平台构建研究

面向红蓝双方非完备信息条件下的无人机集群自主作战场景,参考即时战略游戏星际争霸人工智能技术思想,提出一种基于人工智能与军事仿真深度融合的无人机集群作战智能培育平台构建方法,给出了技术实现路径,旨在通过大样本训练,培育无人机集群自主作战决策能力,探索无人机集群战法运用模式,支撑作战人员对无人机集群进行高级指挥控制.     

数据链规划问题的贪心算法

数据链是一种汇集通信、导航和识别的综合化战场信息系统。为了保证在960～1215MHz频段工作的各类设备的电磁兼容,数据链的使用必须符合操作约束和协调约束,必须在满足各类约束条件下,根据数据链的作战需求实现网络规划。首先分析了数据链存在的典型约束,在此基础上对数据链规划问题建模并提出了一种数据链规划的贪心算法,算法较好地解决了数据链规划问题。     

一个监控式局部自主机器人控制器的实现与分析

本文介绍了一个严格监督控制（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌ）定义下的局部自主机器人控制器ＧＫＤ３的设计和实现，并从监督控制理论的角度，对ＧＫＤ３的体系结构和功能进行了分析和讨论。     

两段探测目标的传感器任务调度问题0-1规划模型及算法

为解决指挥系统控制中的调度困难,研究了一类特殊的传感器资源调度问。主要分析了跟踪目标的探测次数、时间间隔和传感器资源等约束条件。用跟踪目标的重要程度之和作为目标函数,建立了一个0-1规划的数学模型,再利用变换将其转化为0-1线性整数规划模型。利用割平面法求解得出最优调度策略,其能在工作量饱和的情况下合理调度传感器资源。为提高求解速度,提出了对应的模拟退火算法。通过对一些不同规模实例的求解,在资源利用率和算法的求解速度等指标上,与割平面法及遗传算法进行对比分析,验证了模型的有效性和模拟退火算法求解的高效性。     

高超声速飞行器多目标复杂约束滑翔弹道优化

针对气动热、过载、动压、控制量、航路点、禁飞区以及终端状态等复杂约束条件,提出高超声速飞行器多目标滑翔弹道优化方案。建立换极运动模型,简化部分约束条件的处理,并规避了传统运动模型的奇异问题;在此基础上,引入物理规划方法将多目标优化问题转换为反映设计者不同偏好的单目标优化问题;进一步基于分段Gauss伪谱方法将弹道单目标优化的最优控制问题转换为非线性规划问题进行求解。仿真结果表明,该方法获得的滑翔优化弹道能满足复杂约束要求,同时能够反映设计者的不同偏好。