基于MLP的海上无人跨域协同效能评估系统的设计与实现

针对海上无人协同跨域系统的探测能力效能评估问题,需开展评估指标、评估算法等研究。将机器人自身参数与环境参数结合构建了评价指标计算模型,如探测覆盖率、重复探测率、单位面积上的像素数量、能量等指标和海上无人跨域协同系统探测能力指标评价体系,降低了评估过程中的主观性,采用ADC(availability dependability capability)法结合层次分析法生成训练数据,利用MLP(multilayer perceptron)神经网络法客观地衡量系统的效能,结果表明:生成的数据集规模达到2万,该模型评估误差在3%以下,验证了其有效性和适用性;利用PyQt5框架搭建了评估系统界面,实现了环境建模、数据录入、效能评估的功能。

海上无人系统跨域协同运用与技术发展

海上无人系统跨域协同是未来海上无人系统的发展趋势和重要的应用方式。随着各种海上无人系统的快速发展和在世界局部战争冲突中的应用,如何更好地使用海上无人系统跨域完成作战任务成为研究的重点。文中以不同空间域的海上无人系统为研究对象,梳理总结了当前海上无人系统以及国外海上无人系统跨域运用的发展现状。重点针对海上无人系统的跨域协同运用基本原理和方法进行了分析,提出了海上无人系统跨域协同运用的关键问题,并在此基础上梳理了技术发展中需要重点关注的关键技术。最后提出了未来发展的几点启示,以期为海上无人系统的跨域运用和技术发展提供参考和借鉴。

智能无人集群系统跨域协同技术研究现状与展望

随着智能化技术和无人系统技术的快速发展,智能无人集群系统跨域协同的概念应运而生并得到了广泛关注与深入研究,智能无人集群系统跨域协同技术逐渐成为世界各国抢占无人系统技术竞争中的制高点。本文从我国智能无人集群系统跨域协同技术的发展需求出发,梳理了海空、空地以及海陆/海陆空等典型无人场景跨域协同技术的研究现状;深入分析了智能无人集群系统跨域协同技术的发展现状、技术需求以及未来的重点研究方向。最后,从总体思路、体系架构、理论创新和技术攻关4个层面,提出了推动智能无人集群系统跨域协同技术稳健与快速发展的对策建议,以期促进我国无人系统应用能力的持续提升。

国外海洋自主无人系统跨域协同实践研究

随着单域无人系统复杂环境感知、精准推理决策、协同运动控制等智能化技术的发展,海洋自主无人系统趋向跨域协同方向发展。分析了国外跨域协同概念及其发展动因,梳理了国外空中域、水面域、水下域三类域节点的海上无人装备典型协同运用实践,从中提取了协同控制架构、协同导航定位、协同态势感知和协同任务规划等关键技术,相关成果可为国内海洋自主无人系统跨域协同技术发展提供参考和支撑。

无人自主系统跨域协同作战试验初探

随着战争形态由信息化向智能化转变,利用无人自主系统在多维空间实现跨域协同效能聚合成为联合作战的重要发展方向,无人自主系统跨域协同作战试验是适应战争形态发展需要应运而生的新型作战试验组织形式。梳理了无人自主系统跨域协同作战试验鉴定的发展动态,分析了试验特点规律和试验能力需求。基于系统工程方法,从时间维、逻辑维和知识维构建了无人自主系统跨域协同作战试验系统工程的三维结构模型,为系统化、程序化、规范化开展作战试验提供参考借鉴。

跨域无人集群协同反潜搜索方法研究

针对海上反潜搜索问题,提出一种将无人艇作为无人机的通信中继的跨域无人集群协同搜索方法,采用数字网格地图表征任务区域,构建了跨域平台的运动学模型;提出了跨域无人系统的协作方法,设计了无人系统之间的分布式信息融合机制;设计了异构平台的搜索目标函数,引导无人系统在搜索任务中实时决策。仿真结果表明:所提方法能够有效适用于文中反潜搜索任务想定,跨域平台之间能够通过优势互补提高搜索效能。

异构无人系统协同控制研究进展

面对复杂化、多样化和立体化的任务需求,异构无人系统将空、地、海跨域优势互补,最大化提升系统各方面能力,为未来协同作战和智慧民生提供有力的技术保障.首先,梳理了国内外在跨域协同领域出台的推动性文件,介绍了异构无人系统在军用、科研院所和民用等三方面的实际应用.其次,针对异构无人系统关键技术之一的协同控制,分别阐述了异构无人系统协同控制在一致性、轨迹跟踪和编队‒合围等三方面的最新进展.此外,还特别讨论了在不同通信条件下协同控制所面临的挑战和解决方案.其中,由于一致性和轨迹跟踪存在上层控制理论性和下层控制可行性的区别,进一步从滑模控制、自适应控制、反步控制和自适应动态规划等四方面对轨迹跟踪研究展开阐述.然后,为了更好地促进异构无人系统协同控制在实际中的应用,通过总结前人相关工作,讨论了其在多约束控制与实时性、多任务切换控制和跨域通信下稳定性等三方面亟需解决的技术瓶颈.最后,综合异构无人系统协同控制研究现状和实际需求来看,指出了其在深度强化学习与分布式博弈、人机交互以及反群体智能等三方面的发展趋势.

电力信息物理系统跨域攻击协同防御架构及机制研究

我国电力基础设施已经发展成为具有高度信息化、自动化、智能化特征的信息物理融合系统.信息-物理交互在显著提升电力供给效率和性能的同时,也引入了新型网络安全威胁,通过发生于信息域并明确作用于物理域的跨域攻击,可造成电力基础设施系统性瘫痪,继而引发大面积停电事故,而当前孤立的信息侧或物理侧防御体系难以有效应对跨域攻击威胁.本文介绍了电力系统面临的信息物理跨域攻击威胁现状,分析了传统防御方法面对跨域攻击时存在的不足,提出了一种信息物理协同的跨域攻击防御架构,在针对跨域攻击传播的不同阶段,从感知、辨识、阻断三个角度设计了防御方法,通过算例验证了所提信息物理协同防御架构能够有效保障电力系统安全稳定运行.

海上有人/无人协同系统及其关键技术综述

海上有人/无人协同系统对进一步提升海军作战效能有重要作用,是现代海军装备发展的重要方向。立足未来海上作战,以海上有人/无人协同系统的实际应用为牵引,综述国外相关项目发展现状,厘清海上有人/无人协同系统的主要特点,凝练并分析其中科学问题与关键技术,总结海上有人/无人协同系统的发展方向、矛盾与挑战。未来,智能化、模块化和稀疏化将成为海上有人/无人协同系统的重要发展方向,但由于系统自主性与可控性间、智能化发展与海上约束间、海上有人/无人协同特点与现有协同任务体系间存在一定的发展矛盾,故系统还将面临系统规模、平台多样性、系统安全性及信息化与智能化等方面的发展挑战。

跨域协同:无人系统技术发展和应用新趋势

随着无人系统技术的不断发展,多无人系统之间的跨域协同凭借其诸多优势成为当前无人系统领域研究和应用的热点。首先,阐述了无人系统跨域协同的概念形成与发展历程,并对未来发展趋势进行了展望;其次,系统梳理了国外多无人系统跨域协同技术的研究情况,分别从比赛竞技、项目研发和应用三个角度对美国、欧盟等无人系统跨域协同技术开展分析综述;然后,介绍了无人系统跨域协同的核心问题和技术体系;最后,通过对典型应用案例分析表明跨域协同对实际应用效能有明显提升作用,相关研究为我国未来无人系统跨域协同相关发展提供参考。

基于宽频认知层叠网的海上跨域协同组网通信技术

随着海上多平台远洋部署和强敌对抗形势日益严峻,依托于短波(HF)、超短波(V/UHF)、微波等单频段海上无线通信技术已不能满足海上跨域协同作战对多链融合组网、动态资源分配和体系化抗干扰的通信保障需求。文中提出一种基于宽频认知层叠网的新型多链融合网络通信架构,采用综合射频一体化前端进行宽频带射频资源管理,通过统一带宽、统一时隙、统一时空形成数据链融合元模型,在此基础上采用软件通信体系后端进行多链融合和层叠组网,通过宽带频谱感知、认知频谱接入和任务驱动自适应组网等技术实现对空海潜等海上多域通信环境的动态适应和强敌对抗环境的认知决策,可提升海上通信网络扩展、跨域传输和抗干扰通信能力。文中对宽频认知层叠网的关键技术进行了深入研究,给出了宽频认知层叠网的可行技术途径,可为本领域的体系架构设计和技术研究提供参考借鉴。

基于水陆跨域无人系统的水下物联感知平台研究

四川省气候良好、水域资源丰富,是全球生物多样性保护重点地区。适宜的生态环境、水温水质和流速,为水产养殖业的发展提供了有利条件。文章主要聚焦在两个方面:在对养殖环境尤其是水质做监测、对养殖对象和水生生物资源做监测。基于水陆跨域无人系统,根据不同场景搭载多类水质传感器和摄像头,将采集到的数据以多种通信方式传输回数据中台,实现数据分析并生成分析报告,最终以驾驶舱的形式呈现给生产经营主体和监管部门。

跨域无人系统协同作战需求分析

首先,针对跨域无人系统协同作战中的需求问题,分析了其协同作战的提出背景和发展动态;然后,描述了跨域无人系统协同作战体系及其能力愿景,设计了5种典型协同作战模式;最后,分析了信息系统能力需求,提出了实现跨域无人系统协同作战需突破的关键支撑技术体系,以及需建立的互操作标准规范体系。分析内容可为我军跨域无人系统协同作战体系建设提供参考。

美军无人系统跨域协同作战能力发展研究

美军将无人系统作为其保持军事技术优势的主要手段之一。当前,美军现役各类无人系统已具备较强作战能力,但仍在不断应用新技术、快速发展新型号,推出全新的作战构想和作战概念,其中“跨域”思想强调无人系统在作战中的跨域协同,以实现在未来战场上无人系统作战能力的“倍增”。本文重点研究美军无人系统的跨域协同作战,梳理了美军当前关于无人系统跨域协同作战的顶层规划;从作战体系的高度,对美军无人系统跨域协同的测试与运用进行研究;对美军无人系统跨域协同作战的关键技术发展趋势进行分析;并评估了美军无人系统在跨域协同作战体系下的作战效能。

海洋无人系统跨域协同观测技术进展

无人系统跨域协同观测是海洋观测的发展趋势。对海洋无人系统跨域协同观测这一新兴领域的研究进行了综合评述,并对未来研究进行了展望。首先,介绍了传统海洋组网观测技术,及若干个国内外典型海洋观测网。其次,从空地协同、空海协同等视角,对无人系统跨域协同技术进行分析讨论。然后,简要介绍了海洋观测中的典型应用案例。最后,概括了现阶段主要技术难点和未来发展趋势。综述表明,海洋无人系统跨域协同观测在理论和应用方面还需持续开展研究,特别需要关注的是广域、异构、跨介质协同控制,复杂海洋环境下的高可靠组网协同通信,复杂海洋条件下的任务执行和生存能力,快速机动转场与高效布放回收,对于实现复杂海洋环境和多样海洋任务的智能、快速、同步、立体观测至关重要。

效能主导的复杂电子信息系统跨域协同设计关键问题与方法论

本文从体系作战效能出发,针对复杂电子信息系统设计的“信息域”与“物理域”之间“难以兼容”、“相互隔断”的瓶颈问题,对跨“信息域”、“物理域”的协同设计关键问题及其方法论进行了研究。以系统工程理论为指导,研究提出了效能主导的跨域协同设计RFLP方法论、基于MBSE的多粒度模型体系构建方法论、基于模型驱动的虚拟集成与效能验证评估方法论,并讨论了基于MBSE的跨域协同设计RFLP数字空间环境构建思路。为突破“信息域”与“物理域”之间“难以兼容”和“相互隔断”的瓶颈问题提供了一种方法论,为复杂电子信息系统及其作战体系的跨域协同设计、联合仿真验证等技术研究提供了一定的技术基础。

海上无人装备跨域通信技术发展研究

针对海上无人装备跨域集群作战的任务要求,总结出无人装备由于缺少人员的实时操控,其通信呈现出网络化、服务化、自主化、抗干扰、设备小型化等特点。梳理了国外无人机、无人艇、无人潜航器等无人装备通信系统的发展现状,并以美军《2017-2042年无人系统综合路线图》为参照,重点分析了无人装备跨域通信未来的发展趋势。在此基础上,重点从互操作性、自主智能、安全保密、人机协作4个方面,提出要重点研究和突破的关键技术。

无人化联合战术跨域协同及规划能力发展

为提升无人系统之间跨域协同水平,从现代战争中大量运用无人机遂行空中情报支援、引导地面打击与目标校射、目标毁伤评估任务等实战案例出发,探讨了无人系统支持下的联合战术跨域协同能力发展。以美军无人系统发展为参考,阐述了无人化联合战术跨域协同的概念与内涵;以美军两个MQ-9中队同步打击案例为分析对象,多角度系统性比较了跨域协同与同域协同之间的异同;重点从系统集成与能力验证角度调研了国内外相关发展现状,并简要对比国内外差距;结合传统作战指挥与筹划的特点,分析跨域协同作战指挥与规划能力的缺口;从指挥架构、组织形态、关键技术等方面,深入探讨跨域协同对于发展规划能力的主要思路。

一种UAV-USV-UUV跨域协同时钟同步算法

随着海洋科学技术的发展,水下任务更加强调跨平台系统的协作,然而不同应用场景对时钟同步的要求不同,由于水下通信的弱通信与高延迟,对涉及多场景的异构系统,需要新的同步方法。针对随机时延影响下的全网时钟同步问题,文中提出了基于神经网络的无人机(UAV)-无人水面艇(USV)-无人水下航行器(UUV)跨域协同的时钟同步算法。首先,考虑随机时延影响,将USV时钟作为基准时钟;其次,通过递推滤波和神经网络对UAV时钟偏差进行校正;最后,USV辅助UUV估计水下的长时延,设计了神经网络算法估计时钟漂移和时钟偏移。通过仿真验证了上述算法的有效性。

海上异构无人集群协同运用发展概况及启示

无人系统集群凭借其协调度高、完全自主、群体智能等显著特点,可直接影响并改变海上作战样式,世界各海洋强国竞相开展跨域异构无人装备协同运用研究。文中重点分析了当前世界海上异构无人集群协同运用发展现状及典型作战运用案例,分析了其具备的跨域多异构节点自组网通信、多域多源信息融合态势感知和多域大规模异构集群编队控制等特点,最后提出,海上异构无人集群应融合有人无人感知信息、精细化智能决策、强化行动控制模拟训练、构建去中心化集群体系等启示建议。