基于强化学习的无人机集群动态任务规划算法

针对无人机集群动态任务规划问题,本研究提出一种基于强化学习的无人机集群动态任务规划方法。该方法将无人机集群动态任务规划划分为任务分配和路径规划2层进行求解,首先通过任务分配得到各个无人机所负责的任务集合,然后在各个任务集合内通过路径规划得到无人机的飞行路径。在任务分配层面,根据大规模无人机集群任务分配存在的规模性和动态性特点,设计基于注意力机制的强化学习算法对其进行求解,该算法在深度强化学习算法的基础上引入注意力机制网络,使得算法能够高效处理无人机数目和任务数动态变化。在路径规划层面,采用基于Gurobi的最优化算法求解最优飞行路径,保证强化学习训练效果与求解结果质量。实验结果表明,在多种规模的动态任务规划中,本研究所提出的算法任务完成度较对比算法提升26.9%~59.9%,方案变化量较对比算法减少12.8%~19.8%,且求解时间在1 s以内。

遥感卫星滚动式动态任务规划技术

面对应急任务常态化趋势,通过分析卫星任务管控系统快速响应需求,提出了滚动式动态任务规划技术方法,研究了动态任务规划问题的求解过程,分析了动态任务规划滚动时间窗口选取策略、前瞻式任务与资源处理策略和星上资源连续使用原则等。该方法在遥感卫星任务管控系统中的工程化应用将能够大大提升系统应急任务快速响应时效性,降低任务动态调整复杂度,规避星上任务频繁调整风险。该方法将为面向任务快速响应的新一代任务管控系统建设奠定技术基础。

分布式卫星系统动态任务协同规划算法研究

分布式卫星系统的发展给任务规划带来挑战,传统的集中式任务规划方法越来越难以满足卫星数量多、任务动态、任务量大的需求,同时集中式的方法也存在鲁棒性不足的缺点.本文结合实际工程约束和应用需求,针对通信网络受限的条件,设计了一种基于贪婪算法与合同网协作的分布式卫星系统动态任务规划算法,并针对典型应用场景对算法的有效性进行了仿真验证和分析,结果表明该算法的任务完成度及通信需求都明显低于传统合同网算法,具有较高的工程实用价值.

低轨预警系统动态任务规划启发式算法

该文针对低轨预警系统任务动态规划需求,从预警传感器资源和导弹跟踪任务角度对低轨预警系统动态任务规划问题进行了形式化描述,建立了系统动态任务规划的动态约束满足问题模型。该模型包括两级优化目标——跟踪精度、资源利用率、传感器切换率、松弛度综合优化指标和方案调整幅度(调整率)指标;提出了求解动态规划问题的变邻域启发式搜索算法,设计了算法的直接插入、重新分配、替换和删除邻域结构及算子。通过仿真实验验证了基于梯度优化目标的动态规划模型的合理性,并说明启发式算法能有效求解低轨预警系统动态任务规划问题。

基于遗传算法的UCAV动态任务分配模型及研究

针对多UCAV(multi-Unmanned Combat Aerial Vehicle)动态任务规划问题提出了单任务类型动态规划模型,基于事件驱动的原则,满足对打击不成功目标和新出现目标需要进行动态规划的要求,在实施目标攻击后或新目标出现时,以获得最大收益值为目标,采用遗传算法进行动态目标分配。与多任务类型模型相比,单任务类型模型有效地减小了可能解规模,寻优过程计算量小,所需时间短,仿真实验验证了模型的有效性。

面向应急事件的卫星任务规划技术

陆地观测卫星在轨运控中,面向用户成像需求的任务规划通常分为常规和应急两种类型。常规任务规划即根据需求的类型及空间位置,结合卫星轨道信息进行需求过境计算及常规任务安排,以获取卫星影像数据;应急任务规划即通过技术手段实现卫星快速应急成像。文章通过分析卫星常规及应急运控模式,提出了卫星应急成像任务规划模式下需求统筹、卫星资源综合调度、应急可行性分析、测控和接收资源调度、应急计划快速调整等关键技术,总结了中国陆地观测卫星应急成像能力,对应急任务规划系统设计提出可行性建议,有效地提高了卫星应急时效性。

异构环境感知的分布式神经网络训练模型

针对分布式神经网络训练在异构环境中训练速度慢、资源利用率低的问题,提出一种异构环境感知的分布式神经网络训练模型(H-PS)。根据计算节点当前状态动态调度训练任务,使计算节点能够在相同时间完成训练任务,提高资源利用率。提出通信与计算并行策略,参数服务器与计算节点传输模型参数期间,计算节点持续模型计算,进一步提高资源利用率。使用灵活的量化策略,压缩神经网络模型参数,减少参数服务器与计算节点的通信开销。使用新兴的容器集群进行实验,结果表明,与现有方法相比,H-PS训练时间缩短1.4~3.5倍。

月面采样机械臂动态任务规划方法研究

由于月面着陆姿态、工作环境和机械臂变形等多种不确定因素影响,月面采样机械臂的任务规划结果无法事先准确确定,对月面采样机械臂的表取采样任务规划系统的准确性、实时性和灵活性提出了较高的要求.为保证有限时间内灵活准确地进行月面采样作业任务规划,本文提出了月面采样机械臂的动态任务规划方法,设计了包括任务整体规划、采样策略规划和运动控制规划在内的三层规划体系,将复杂月面采样作业任务规划问题分解为空间约束、时序推理和运动控制三个维度分别求解.在此基础上,提出了基于改进Allen模型的时态规划方法和基于最短实时避障路径的运动规划方法,实现对采样任务过程与操作路径的动态灵活调整与快速高效规划.最后,通过机械臂月面采样过程的规划实例,对本文方法进行了验证.结果表明,本文提出的动态任务规划方法满足了月面采样机械臂任务规划的需求,为月面采样任务提供了可靠的理论支持.

通信对抗中的协同攻击仿真技术研究

针对通信对抗中的协同攻击问题,给出了通信对抗协同攻击推演模型的设计。在模型架构中,阐述了协同探测感知的实现方法、协同攻击仿真实验框架构建、协同攻击动态任务规划和在线评估的相关内容。仿真结果表明,协同攻击策略的选择对于攻击效果具有较大影响,通过仿真可以为协同攻击策略的选择提供数据支撑。

低轨预警系统传感器调度层次分析方法

为了实现低轨卫星预警系统对目标的全程跟踪并提高传感器的调度效率,提出了基于层次分析方法的传感器调度方法。分析了目标可见性和传感器调度问题,总结得出影响传感器调度的约束条件,运用层次分析法构建了传感器实时调度模型,最后利用STK软件进行仿真分析。仿真结果表明:该算法可以有效地减少传感器调度所需的时间以及目标交接的次数,具有较好的性能。