基于滚动时域的无人机空战决策专家系统

稀疏奖励下基于课程学习的无人机空战仿真
祝靖宇;张宏立;匡敏驰;史恒;朱纪洪;乔直;周文卿
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2024(36)6
【摘要】针对传统强化学习在空战环境下探索能力差和奖励稀疏的问题,提出了一种基于课程学习的分布式近端策略优化(curriculum learning distributed proximal policy optimization,CLDPPO)强化学习算法。

嵌入包含专家经验知识的奖励函数,设计了离散化的动作空间,构建了局部观测与全局观测分离的演员评论家网络。

通过为无人机制定进攻、防御以及综合课程,让无人机从基本课程由浅入深开始学习作战技能,阶段性提升无人机作战能力。

实验结果表明:以课程学习方式训练的无人机能以一定的优势击败专家系统和主流强化学习算法,同时具有空战战术的自我学习能力,有效改善稀疏奖励的问题。

【总页数】16页(P1452-1467)
【作者】祝靖宇;张宏立;匡敏驰;史恒;朱纪洪;乔直;周文卿
【作者单位】新疆大学电气工程学院;清华大学精密仪器系;清华大学计算机科学技术系
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.稀疏奖励下基于情感的异构多智能体强化学习
2.稀疏奖励下基于强化学习的异构多智能体对抗
3.基于深度强化学习与自学习的多无人机近距空战机动策略生成算法
4.稀疏奖励下多航天器规避决策自学习仿真
5.稀疏奖励下基于强化学习的无人集群自主决策与智能协同
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在当今科技飞速发展的时代，智能空战体系的崛起成为军事领域的重要趋势。

无人协同作战作为智能空战体系的关键组成部分，正展现出巨大的潜力和广阔的发展前景。

本文将深入探讨智能空战体系下无人协同作战的发展现状，剖析其中的关键技术，并展望其未来的发展方向。

一、智能空战体系下无人协同作战的发展现状随着人工智能、信息技术、传感器技术等的不断进步，无人协同作战在智能空战体系中逐渐崭露头角。

无人作战评台的种类日益丰富。

从无人机到无人战斗机、无人轰炸机等，各种类型的无人作战评台具备不同的性能和作战能力。

无人机具有成本低、可重复使用、风险小等优势，能够执行侦察、监视、目标打击等多种任务；无人战斗机则具备高机动性和隐身性能，可在复杂的空战环境中发挥重要作用；无人轰炸机则可携带大量弹药，对敌方目标进行远程精确打击。

这些无人作战评台的协同配合，极大地拓展了空战的作战样式和作战效能。

另无人协同作战的智能化水平不断提高。

通过运用先进的人工智能技术，无人作战评台能够实现自主决策、自主规划航线、自主识别目标和自主攻击等功能。

它们能够根据战场态势的变化，迅速做出反应并调整作战策略，提高了作战的灵活性和适应性。

无人协同作战系统还能够与有人驾驶战机进行信息共享和协同作战，实现有人-无人作战的无缝衔接，提升整个空战体系的作战能力。

无人协同作战在实战中的应用也逐渐增多。

一些军事强国已经在局部战争和军事演习中进行了无人协同作战的尝试，并取得了一定的成果。

在某些作战中，无人机被广泛应用于侦察和打击恐怖分子目标；在一些军事演习中，无人作战评台与有人驾驶战机协同进行空战演练，验证了无人协同作战的可行性和有效性。

然而，智能空战体系下无人协同作战的发展也面临着一些挑战。

无人作战评台的自主性能还需要进一步提高。

尽管目前的无人作战评台已经具备一定的自主能力，但在复杂多变的战场环境中，仍然存在自主决策失误、识别目标不准确等问题，需要不断进行技术改进和优化。

无人协同作战系统的通信和数据传输可靠性也是一个关键问题。

基于滚动时域的无人机动态航迹规划王文彬;秦小林;张力戈;张国华【期刊名称】《智能系统学报》【年(卷),期】2018(13)4【摘要】Using receding horizon control and fast particle swarm optimization(RHC-FPSO),in this paper,we propose an algorithm for unmanned aerial vehicle(UAV)trajectory planning with dynamic constraints.We introduce the cost map method based on the VORONOI graph to estimate the distance from the end point of the trajectory to the target ing the concept of receding horizon control and the artificial potential field method,the path planning problem is transformed into an optimization problem,with the minimum distance and other performance indicators as cost func-tions.We design the evaluation function criteria based on the evaluation criteria and obtain the solution using a particle swarm optimization algorithm with variable weight.To address the problem in which a UAV approaches a danger zone,we introduce a repulsion field into the cost function to ensure safety.The simulation results show that the proposed method can effectively avoid obstacles within the constraint conditions and perform dynamic calculations in a complic-ated environment.%针对带有动力学约束的多旋翼无人机航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域控制和快速粒子群优化(RHC-FPSO)方法.该方法引入了基于VORONOI图的代价图方法说明从航迹端点到达目标点的距离估计.根据滚动时域和人工势场法的思想,将路径规划问题转化为优化问题,以最小距离和其他性能指标为代价函数.设计评价函数准则,按照评价准则使用变权重粒子群优化算法求解.针对无人机靠近危险区飞行的问题,将斥力场引入到代价函数中,提升其安全性.仿真实验结果显示,使用文中方法可以有效地在满足约束条件下穿过障碍物区域,以及在复杂环境下可以动态计算.【总页数】10页(P524-533)【作者】王文彬;秦小林;张力戈;张国华【作者单位】中国科学院成都计算机应用研究所,四川成都 610041;中国科学院大学计算机与控制学院,北京100080;中国科学院成都计算机应用研究所,四川成都610041;中国科学院大学计算机与控制学院,北京100080;广州大学智能软件研究院,广东广州 510006;中国科学院成都计算机应用研究所,四川成都 610041;中国科学院大学计算机与控制学院,北京100080;中国科学院成都计算机应用研究所,四川成都 610041;中国科学院大学计算机与控制学院,北京100080【正文语种】中文【中图分类】TP18;V279【相关文献】1.基于改进人工势场法的无人机三维动态环境避障航迹规划 [J], 李克玉;陆永耕;鲍世通;徐培真2.基于RHC-QPSO算法的无人机动态航迹规划 [J], 刘博;王小平;周成;陈勇;周问3.基于改进动态规划的无人机搜寻航迹规划研究 [J], 钱宇;祝祯祎4.基于归一化人工势场算法的固定翼无人机群动态航迹规划 [J], 刘惟恒;郑辛;邓志红5.基于归一化人工势场算法的固定翼无人机群动态航迹规划 [J], 刘惟恒;郑辛;邓志红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

专利名称：一种基于距离优先经验回放的无人机空战机动决策方法
专利类型：发明专利
发明人：林旺群,田成平,王伟,王锐华,黄其旺,陶蔚,毕华军
申请号：CN202111580695.1
申请日：20211222
公开号：CN114371729A
公开日：
20220419
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种基于距离优先级约束经验回放方法的无人机空战机动决策方法，包括无人机空战机动仿真预备信息设定步骤，无人机空战机动决策智能体模型构建步骤，无人机空战机动智能体模型训练步骤和多次训练并结束步骤。

本发明相比于现有优先级经验回放方法，改进了计算样本优先级的计算逻辑，引入距离优先级来缓减TD‑error在训练初期的不准确性，使得在训练初期智能体学习时优先选取靠近终止状态的样本,从而避免了智能体在训练初期进行无意义的学习，大大提升了训练效率和样本利用率，减少了训练的时间成本。

申请人：中国人民解放军军事科学院战略评估咨询中心
地址：100091 北京市海淀区厢红旗东门外1号
国籍：CN
代理机构：北京睿派知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：刘锋
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基于滚动时域估计的高超声速飞行器轨迹跟踪
臧红岩;王凯;高长生;荆武兴;王越欣
【期刊名称】《现代防御技术》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】针对高超声速飞行器高精度轨迹跟踪问题,提出一种将滚动时域估计与交互式多模型算法相结合的强机动目标轨迹跟踪算法。

给出了半速度系下的高超声速飞行器滑翔段运动模型及量测模型。

利用滚动时域估计方法将状态估计问题转化为有约束的优化问题,并充分考虑飞行器滑翔段物理约束。

在此基础上,为应对目标不同机动模式,借助交互式多模型算法思想建立模型集对其进行近似。

分别在机动模式不变和机动模式突变的情况下对算法进行了验证。

结果表明,新算法采用多个模型并行估计,即时调整模型概率后进行融合输出,能够有效避免目标跟踪模型失配,可显著提高对于高超声速飞行器这类强机动目标的轨迹跟踪精度。

【总页数】13页(P132-144)
【作者】臧红岩;王凯;高长生;荆武兴;王越欣
【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ765
【相关文献】
1.基于LADRC的RBCC高超声速飞行器轨迹跟踪
2.基于气动性能分析的高超声速滑翔飞行器轨迹估计
3.基于高斯伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与跟踪控制
4.
基于MPC的带动力高超声速飞行器轨迹跟踪5.一种弹性高超声速飞行器的轨迹跟踪控制算法
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基于改进狼群算法的多无人机协同多目标分配
周同乐;陈谋;韩增亮;王勤
【期刊名称】《导航定位与授时》
【年(卷),期】2022(9)5
【摘要】针对现代空战多无人机协同多目标任务分配问题,结合标准狼群算法,提出了一种改进狼群算法的多目标任务分配方法。

根据狼群的不同分工以及搜索属性,建立了基于自主游走机制的头狼产生规则、基于多策略知识库的探狼游走机制和基于自适应步长的猛狼奔袭及围攻方式,从而对传统狼群算法的随机性进行智能化约束与控制,以解决多无人机协同多目标任务分配问题。

数值仿真结果表明,该方法能够快速有效获得任务分配方案,避免陷入局部最优。

【总页数】10页(P46-55)
【作者】周同乐;陈谋;韩增亮;王勤
【作者单位】南京航空航天大学自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】V221.3;TB553
【相关文献】
1.基于改进的多目标量子行为粒子群优化算法的多无人机协同任务分配
2.基于多目标优化算法的异构多无人机协同任务分配
3.基于狼群算法的多无人机协同多目标攻防满意决策方法
4.基于狼群算法的多无人机协同多目标攻防满意决策方法
5.基于分解的多目标布谷鸟搜索算法求解多无人机协同任务分配问题
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编程驱动的无人机智能任务规划虚拟仿真
王鸿鹏;许丽;张晓阳;高振元
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2024(41)4
【摘要】将机器人技术与虚拟仿真技术深度融合,设计并开发无人机智能任务规划虚拟仿真系统,实现了无人机的自主起降、路径规划、遍历覆盖、编队协同等任务,与实际实验操作驱动方式一致,实验难度逐层递进、内容丰富完整。

上述系统综合运用了多种软件进行模块化开发,集成了虚拟场景、地理信息、编程驱动、人机交互、数据可视化等要素,具有强交互性、可推演性、科学真实的特点,支持开放式操作和个性化学习,有助于培养学生解决复杂问题的综合能力,是虚拟仿真教学的创新研究成果。

【总页数】5页(P426-430)
【作者】王鸿鹏;许丽;张晓阳;高振元
【作者单位】南开大学人工智能学院;天津瀚海星云数字科技股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】C642.0;TP391.9
【相关文献】
1.无人机编队协同任务规划仿真系统研究
2.动态环境下的多无人机协同任务规划仿真
3.基于任务驱动的无人机航测数据处理仿真实训
4.多无人机协同空战任务规划仿真系统
5.基于实时飞行仿真的无人机任务规划系统设计
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