有人直升机/无人机协同编队指挥控制体系设计

针对有人/无人机(Manned Aerial Vehicle/Unmanned Aerial Vehicle,MAV/UAV)编队协同作战的发展趋势,开展了MAV/UAV协同编队指挥控制系统设计研究。分析了MAV/UAV的协同作战样式对指挥控制系统的需求。对比了目前集中式、分布式和有限集中式3种指挥控制结构,兼顾UAV智能化水平和数据链路状态,设计了基于集散式的指挥控制系统,该系统集合了集中式和分布式的特点,在协同编队指挥控制中具备通信要求适中、可扩展性高和鲁棒性强等优势。

无人直升机海上搜救需求分析及场景建模研究

随着中国海上活动的日益增加,海上事故频发,建立起完备有效的海上应急救援方案十分迫切。近年来无人直升机正逐渐加入到海上搜救的实际工作中,本文针对海上搜救场景具有的体系特点,基于DoDAF方法论对海上有人/无人直升机搜救场景进行了需求分析,总结出了其能力需求。同时构建了海上搜救场景的结构模型,对复杂场景进行结构化建模。最后基于软集理论,提出了一种场景模型能力指标涌现性分析方法,并加以验证。

基于分层控制结构的有人/无人机编队队形控制

针对有人/无人机(MAV/UAV)系统在三维空间下的协同编队队形保持和变换问题,提出了具有分层结构的有人/无人机编队控制方法。根据有人/无人机指挥控制方式和作战流程,设计有人/无人机编队系统控制结构,其中,采用动态面控制方法设计有人机轨迹跟踪控制器,解决了反步控制中虚拟控制信号反复求导的问题;基于有限集中分布式编队控制策略设计无人机编队控制器,实现了多架无人机与有人机的协同编队飞行,并基于Lyapunov理论证明了控制器的稳定性。最后,针对三维空间下的有人/无人机编队进行仿真,仿真结果验证了所设计有人/无人机编队控制策略的有效性。

一种面向有人/无人直升机协同打击的地面目标任务分配方法

针对有人/无人直升机协同打击地面目标的任务分配问题,依据有人/无人直升机协同集中式结构建立任务分配模型,利用Vonoroi图粗略估算航程,并引入时敏特征函数和无人直升机最大航程限制作为任务分配模型的约束条件。采用模拟退火算法改进的粒子群算法(PSO),实现对分配模型的解算。结果表明该算法合理,具有良好的全局寻优性。

多无人直升机的相对动力学建模方法及其编队控制

本文将多无人直升机编队控制分解为若干对具有主从结构的无人直升机相对状态控制问题,并提出利用相对动力学建模方法设计编队控制器.无人直升机相对动力学由6自由度空间刚体相对动力学和单体直升机飞行动力学两部分组成.基于这种相对动力学模型利用反馈线性化和扩展高增益观测方法设计具有内外环阶梯结构的控制器.最后,通过仿真验证了这种方法能够跟踪给定期望值并具有一定扰动抑制能力.

水面舰艇编队舰载无人机与直升机协同预警研究

针对舰载预警直升机合理确定部署时机的问题,结合敌侦查引导兵力行动规律,分析了无人机携带雷达侦察载荷协同预警直升机实施早期预警的优势,建立了舰载无人机相对水面舰艇编队的提前预警时间估算模型。通过仿真计算,给出了敌使用不同侦查引导兵力情况下,舰载无人机的提前预警时间,仿真结果显示提前时间可满足舰载预警直升机的部署要求。

有人—无人空中编队协同作战技术研究进展

针对有人-无人空中编队协同作战样式构建问题,首先,分析了国内外无人战斗机平台研发、演示验证项目开展情况;其次,对有人-无人空中编队协同作战主要应用场景和作战样式进行了研究;最后,分析了发展有人-无人协同作战的关键技术领域。对于空中无人作战装备研制论证、发展有人-无人空中编队协同作战任务概念和任务模式、构建适应未来智能化无人化作战的装备体系具有重要的参考价值。

基于改进人工鱼群算法的无人直升机编队航迹规划

针对无人直升机(UH)编队的航迹规划问题,提出了一种基于改进人工鱼群算法(AFSA)的航迹规划算法。从邻域学习和算法特性2个角度出发,针对人工鱼群算法中的人工鱼视野模型提出了一种人工鱼自适应视野模型,并对其鱼群的进化策略在无性繁殖方式的基础上进行了改进;从规划原理、代价函数、约束条件3个方面建立了无人直升机编队航迹规划模型;针对航迹规划中普遍存在的搜索效率低、精度差等特有问题改进了所提算法的编码方式和聚类策略。利用三机编队航迹规划的算例对所提算法进行了验证,仿真结果证明,通过对人工鱼群算法的改进、航迹规划模型的建立等措施实现了良好的无人直升机编队航迹规划,同时在搜索效率、收敛速度及求解精度上都有了显著提高。

舰载有人直升机/无人机典型协同作战样式分析

本文以舰艇编队的四种基本作战样式为基础,结合舰艇编队的兵力配置,采用行为分解方法对作战任务分解为作战行动,形成自上而下的基于作战任务的作战样式架构,梳理出舰载有人直升机/无人机典型协同作战样式。对该领域的技术人员开展舰载有人直升机/无人机协同作战研究、协同系统需求分析与定义具有指导意义。

美军有人直升机与无人机协同技术发展及启示

总结了美军有人直升机与无人机协同的相关项目的发展概况,分析了协同数据链、协同控制系统等装备的基本能力和实现方式,探讨了协同数据链、数据融合、决策辅助等关键技术的发展趋势及启示,以期为我国相关技术发展和装备研究提供一定的参考。

有人/无人协同作战中直升机的作用分析

在当前新军事变革的推动下,现代战争向立体化方向发展,有人/无人机协同作战已然成为了未来战争的主要方式。直升机作为一种低空火力平台,是一体化战争中夺取低空、超低空战场控制权的主要力量,在现代战争中具有不可取代的地位和作用。文章阐述了直升机在各种协同编队中起到的重要作用;总结分析了实现直升机对无人机指挥控制的关键技术;最后对我国有人/无人协同作战的发展提出了几点建议。

一种简便的无人直升机多机编队飞行仿真系统设计与实现

基于X-Plane仿真环境设计并实现一种简便的无人直升机多机编队飞行仿真系统。针对使用真实无人机进行编队协同实验的成本和风险较高等问题,利用X-Plane自带的直升机模型和飞行环境设计并实现一个可同时多无人直升机在线仿真的系统,可以接收每架无人直升机的飞行数据以及对其进行控制。仿真结果表明,该系统可以实现对真实无人直升机编队飞行进行模拟以及对编队算法进行验证等功能。

国外有人直升机与无人机协同研究综述

有人直升机/无人机协同是陆军航空兵直升机装备新型作战样式。总结了国外有人直升机/无人机协同研究总体情况、美国陆军和海军有人直升机/无人机协同详细发展历程、德国和法国演示验证情况,以及有人/无人协同相关的驾驶舱人机工效优化、数据融合与辅助决策、效能评估专项支撑课题的研究情况。

有/无人协同探测编队指挥控制系统结构设计

针对有人机动雷达/无人机集群(manned mobile radar/unmanned aerial vehicle cluster,MMR/UAVC)编队指挥控制系统结构设计问题进行了研究。以未来无人机蜂群探测任务为背景,提出MMR/UAVC协同探测作战模式,结合编队组织结构和作战流程,对指挥控制系统总体设计提出具体要求。在此基础上,设计了包括决策规划层、协同控制层和效能评估层的递阶式指挥控制系统结构,概括了各层次主要功能与逻辑关系。对指挥控制系统的关键模块和支撑技术进行了分析。

基于QABC-IFMADM算法的有人/无人机编队作战威胁评估

信息化条件下有人/无人机编队作战环境具有高度不确定性,如何对目标进行快速有效的威胁评估成为亟待解决的问题.在直觉模糊集框架下,研究决策者对方案具有偏好,目标属性值为区间数且权重未知的评估问题,提出一种量子蜂群(QABC)优化属性权重的直觉模糊多属性决策(IFMADM)的威胁评估方法.首先,建立方案偏好模型;其次,综合考虑客观优化排序和决策者方案偏好信息,建立主客观最优属性权重优化模型,并采用量子蜂群算法优化属性权重,使得属性权重更准确地反映实际情况.最后,通过编队对地作战威胁评估算例验证了所提方法的合理性与有效性.

有人/无人机编队三位可视化系统的软件设计与实现

针对未来有人/无人机混合编队的作战模式和增强三维可视化虚拟实现效果的需求,设计了在某无人机真实的Simulink模型的基础上结合Flight Gear和MFC的有人/无人机编队三维可视化系统。系统充分利用Flight Gear的强大视景系统、MATLAB-Simulink快速解算控制算法的能力、MFC开发的应用程序以及各个功能模块结构化,使得三维可视化系统的飞行数据和飞行视景具有时序性、可视性,各模拟模块可以根据不同的需求进行更改、升级和替代。经过多次仿真实验,该系统占用资源少,实现了有人/无人机混合编队的编队飞行和空战演示的整个过程的三维可视化显示,具有很好的三维可视化效果,达到了有人/无人机编队三维可视化系统项目的要求。

对海目标识别中舰载预警直升机引导舰载无人机的方法及阵位配置

针对水面舰艇编队对海攻击时的目标识别需求,提出了舰载预警直升机引导舰载无人机实施对海目标识别的协同样式。从引导识别的基本过程入手,建立了舰载无人机占领预定识别阵位的运动要素计算模型;基于以最短时间到达预定识别阵位的要求,建立了舰载无人机目标识别时,相对舰载预警直升机阵位配置的拟合模型,并针对舰载无人机识别时的反应时间和识别距离,建立了舰载无人机阵位配置的修正模型,为水面舰艇编队对海攻击中的目标识别提供了新手段。

有人/无人机协同系统及关键技术综述

有人/无人机协同系统是在无人机系统基础上发展起来的一种新型协同作战系统.随着任务复杂度的不断加深,仅凭无人机不能满足各类任务需求,有人机承担的指挥、控制和决策功能的重要性逐步增强,是系统任务执行效能得以提升的关键要素.凭借无人机强大的感知、计算、通讯能力以及机载飞行员的高级智慧和经验,有人机和无人机可以实现协同编队,完成各种复杂任务.深入分析了有人/无人机协同系统的架构及组成,总结了目前的发展状况,提炼和归纳了系统的关键技术.最后对系统未来的发展方向进行了展望.

仿雁群行为的领航-跟随无人机编队控制

受大雁飞行行为的启发,提出了一种仿雁群行为的领航-跟随控制,设计了有人/无人机编队队形保持控制策略。首先,从编队体系和控制原理角度设计了领航机的运动学模型,通过接收领航机相对跟随机位置的测量值,对编队的航向、马赫数和高度进行实时控制。再考虑跟随机配对受外界干扰情况,针对编队运动学模型特点设计了动态反馈自适应编队队形保持控制方法。最后,利用MATLAB进行了基于所建立的长机模型和僚机模型的仿真,结果表明无人机能够基于雁群群体行为机制,形成编队,并变换队形后能迅速稳定并保持队形,且当无人机群受到外界干扰时,编队的速度和航向角始终趋于期望值,验证了仿雁群行为的领航-跟随无人机编队的有效性。

有人/无人机编队指挥控制系统决策分配

在有人/无人机编队指挥控制系统设计与作战使用过程中,为了充分发挥有人机指挥员与无人机自主决策系统的决策优势,需要将决策功能在两者之间进行合理分配。给出了指挥控制系统决策分配过程,在该过程中存在较大的主观不确定性,针对属性值无法准确测度的特点,采用不确定性语言型多属性决策(ULMADM)方法,综合处理不确定语言评估属性值,确定了决策功能的自动化等级范围和最优自动化等级。算例表明了ULMADM方法解决决策分配问题的可行性、有效性和通用性。