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基于强化学习的飞行器自主规避决策方法
1
作者
窦立谦
任梦圆
+1 位作者
张秀云
宗群
《航空科学技术》
2024年第6期96-103,共8页
考虑飞行器在执行任务过程中存在诸多不可预知的威胁或障碍,为保障飞行器的安全性,本文进行飞行器面向威胁目标的自主规避决策方法研究。首先综合考虑飞行器与威胁目标行为之间的相互影响,提出了基于深度长短期记忆(LSTM)神经网络的轨...
考虑飞行器在执行任务过程中存在诸多不可预知的威胁或障碍,为保障飞行器的安全性,本文进行飞行器面向威胁目标的自主规避决策方法研究。首先综合考虑飞行器与威胁目标行为之间的相互影响,提出了基于深度长短期记忆(LSTM)神经网络的轨迹预测算法,实现对威胁目标未来轨迹的预测;然后结合预测信息构建拦截场景下规避机动的马尔可夫决策过程,设计了基于改进双延迟深度确定性策略梯度(P-TD3)的飞行器规避决策方法,以最大化规避过程的总收益为优化目标,实现飞行器自主规避决策。最后通过在虚拟仿真交互平台的试验验证,本文的决策方法提升了网络的收敛速度,具有84%的规避成功率,提高了飞行器对潜在威胁的成功规避概率,有利于增强飞行器的自主性与安全性。
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关键词
高超声速飞行器
强化学习
双延迟深度确定性策略梯度
自主规避
机动决策
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职称材料
空间碎片自主规避方法
2
作者
邢林峰
李克行
薛超
《空间碎片研究》
CSCD
2023年第1期19-23,共5页
利用碎片监测载荷提供的空间碎片测角、测距信息,结合航天器绝对轨道全球导航卫星系统(GNSS)信息,实现对空间碎片的自主轨道确定;当发现航天器与空间碎片有碰撞危险时能够自主安全评估和威胁告警,同时制定规避轨道机动策略,进行自主规...
利用碎片监测载荷提供的空间碎片测角、测距信息,结合航天器绝对轨道全球导航卫星系统(GNSS)信息,实现对空间碎片的自主轨道确定;当发现航天器与空间碎片有碰撞危险时能够自主安全评估和威胁告警,同时制定规避轨道机动策略,进行自主规避。文中给出了自主规避空间碎片的原理和方法,经分析和仿真实例说明了该方法的有效性。
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关键词
空间碎片
碰撞危险
自主规避
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职称材料
航天器在轨防碰撞自主规避策略
被引量:
15
3
作者
姚党鼐
王振国
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第6期100-103,110,共5页
论文提出了航天器与空间目标距离较近时的自主规避策略。分析了航天器与目标的相对运动模型,将相对运动分解为视线瞬时旋转平面内的运动与该平面的转动。对视线瞬时平面内的运动进行了分析,推导了航天器的最佳规避方向。探讨了在三维惯...
论文提出了航天器与空间目标距离较近时的自主规避策略。分析了航天器与目标的相对运动模型,将相对运动分解为视线瞬时旋转平面内的运动与该平面的转动。对视线瞬时平面内的运动进行了分析,推导了航天器的最佳规避方向。探讨了在三维惯性空间中该方向的确定方法。通过仿真分析,对比了航天器具有不同规避加速度和不同探测距离时,通过机动所得脱靶量的大小,验证了航天器近距离自主规避策略的有效性。
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关键词
自主规避
策略
最佳
规避
方向
视线瞬时旋转平面
脱靶量
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职称材料
面向多战术需求的无人机空战自主规避机动方法
4
作者
杨振
李琳
+3 位作者
柴仕元
黄吉传
朴海音
周德云
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第20期146-166,共21页
空战通常是一个连续且包含多回合导弹攻防对抗的过程,UCAV在规避来袭空空导弹的过程中应综合考虑机动对整个空战对抗任务的影响,而不是仅关注安全性因素。对此,提出了脱靶量、耗能以及终端态势优势等多战术需求条件下的UCAV空战自主规...
空战通常是一个连续且包含多回合导弹攻防对抗的过程,UCAV在规避来袭空空导弹的过程中应综合考虑机动对整个空战对抗任务的影响,而不是仅关注安全性因素。对此,提出了脱靶量、耗能以及终端态势优势等多战术需求条件下的UCAV空战自主规避机动方法。建立了UCAV-导弹三维追逃模型以及UCAV自主规避的状态空间、动作空间和奖励函数模型,针对该模型提出了LSTM-Dueling DDQN算法,该算法融合Double DQN和Dueling DQN网络模型,并使用LSTM网络提取时序特征。基于探索课程学习思想,对稠密与稀疏奖励函数进行时序融合,促进人工经验和策略探索对学习过程的共同引导。此外,引入切比雪夫方法求解面向不同战术需求偏重程度的Pareto策略解集,以反映多种战术需求的矛盾性与耦合性。仿真实验与结果分析表明:所提方法具有良好的收敛速度和学习效果,对解决多战术需求条件下空战自主规避机动问题的可行性与有效性显著,所得的规避机动策略能够在保证UCAV自身安全性的同时反应出不同的规避战术需求。
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关键词
空战机动
自主规避
战术需求
UCAV
LSTM-Dueling
DDQN
原文传递
基于改进人工势场的无人地面车辆路径规避算法
被引量:
13
5
作者
刘冰雁
叶雄兵
+2 位作者
王新波
贾珺
王涛
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期769-777,共9页
针对无人地面车辆在城市环境的逐步运用及对城市障碍自主规避难的问题,提出了一种基于改进人工势场的无人地面车辆路径规避算法。面对城市障碍路径规避问题,建立引力势场、斥力势场以及综合势场模型;在对人工势场模型优劣分析的基础上,...
针对无人地面车辆在城市环境的逐步运用及对城市障碍自主规避难的问题,提出了一种基于改进人工势场的无人地面车辆路径规避算法。面对城市障碍路径规避问题,建立引力势场、斥力势场以及综合势场模型;在对人工势场模型优劣分析的基础上,为了避免人工势场过早轨迹偏离以及局部震荡现象,改进人工势场函数、调整势场作用区域,构建以远距点斥力忽略障碍点引力减弱的综合势场模型。仿真结果表明,所提出的算法比Dijkstra算法路径规划效率提升了39.5%,比快速扩展随机树(RRT)算法路径规划效率提升了53.2%,能够更好地解决城市复杂环境自主规避问题。
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关键词
自主规避
路径规划
城市环境
无人地面车辆
人工势场
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职称材料
基于深度强化学习的导弹规避决策训练研究
被引量:
6
6
作者
范鑫磊
李栋
+2 位作者
张尉
王景志
郭金文
《电光与控制》
CSCD
北大核心
2021年第1期81-85,共5页
针对载机面对敌方来袭导弹自主规避问题,采取一种基于改进的DDPG算法的深度强化学习方法进行训练学习,在奖励函数中,除考虑规避性能外,还分别针对本机的高度保持、速度保持,以及来袭导弹的相对高度变化、接近速度变化建立奖励模型。最后...
针对载机面对敌方来袭导弹自主规避问题,采取一种基于改进的DDPG算法的深度强化学习方法进行训练学习,在奖励函数中,除考虑规避性能外,还分别针对本机的高度保持、速度保持,以及来袭导弹的相对高度变化、接近速度变化建立奖励模型。最后,基于飞机模型进行了训练仿真测试分析,通过仿真可以看出,训练所得结果可以有效实现针对来袭导弹的规避决策,所设计的奖励函数和输入参数也可以起到相应正确的作用,并且结果具备一定的泛化能力。
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关键词
导弹
自主规避
决策
改进的DDPG算法
训练仿真测试
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职称材料
对低空飞行无人机不确定威胁的规避策略研究
7
作者
陈谦
陈国良
《数字制造科学》
2023年第2期120-125,共6页
针对低空飞行的无人机在执行任务途中所面临的不确定威胁问题,采用多属性决策方法,通过选取合适的威胁评估属性、基于威胁隶属函数对各威胁属性进行量化处理、确定权重值并利用逼近理想的排序法来确定威胁体的威胁程度,并根据人工势场...
针对低空飞行的无人机在执行任务途中所面临的不确定威胁问题,采用多属性决策方法,通过选取合适的威胁评估属性、基于威胁隶属函数对各威胁属性进行量化处理、确定权重值并利用逼近理想的排序法来确定威胁体的威胁程度,并根据人工势场法对威胁进行动态规避,最后采用仿真平台进行验证。实验结果表明,无人机能准确地对航迹中所遇到的不确定威胁根据评估结果进行动态规避,提高了无人机的安全性。
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关键词
无人机
不确定威胁
多属性决策
威胁评估
自主规避
原文传递
题名
基于强化学习的飞行器自主规避决策方法
1
作者
窦立谦
任梦圆
张秀云
宗群
机构
天津大学
出处
《航空科学技术》
2024年第6期96-103,共8页
基金
国家自然科学基金(62373268,61903349,62073234)
航空科学基金(20170748003)。
文摘
考虑飞行器在执行任务过程中存在诸多不可预知的威胁或障碍,为保障飞行器的安全性,本文进行飞行器面向威胁目标的自主规避决策方法研究。首先综合考虑飞行器与威胁目标行为之间的相互影响,提出了基于深度长短期记忆(LSTM)神经网络的轨迹预测算法,实现对威胁目标未来轨迹的预测;然后结合预测信息构建拦截场景下规避机动的马尔可夫决策过程,设计了基于改进双延迟深度确定性策略梯度(P-TD3)的飞行器规避决策方法,以最大化规避过程的总收益为优化目标,实现飞行器自主规避决策。最后通过在虚拟仿真交互平台的试验验证,本文的决策方法提升了网络的收敛速度,具有84%的规避成功率,提高了飞行器对潜在威胁的成功规避概率,有利于增强飞行器的自主性与安全性。
关键词
高超声速飞行器
强化学习
双延迟深度确定性策略梯度
自主规避
机动决策
Keywords
hypersonic aircraft
reinforcement learning
double delay depth deterministic strategy gradient
autonomous avoidance
maneuver decision
分类号
V249 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
空间碎片自主规避方法
2
作者
邢林峰
李克行
薛超
机构
北京控制工程研究所
出处
《空间碎片研究》
CSCD
2023年第1期19-23,共5页
文摘
利用碎片监测载荷提供的空间碎片测角、测距信息,结合航天器绝对轨道全球导航卫星系统(GNSS)信息,实现对空间碎片的自主轨道确定;当发现航天器与空间碎片有碰撞危险时能够自主安全评估和威胁告警,同时制定规避轨道机动策略,进行自主规避。文中给出了自主规避空间碎片的原理和方法,经分析和仿真实例说明了该方法的有效性。
关键词
空间碎片
碰撞危险
自主规避
Keywords
space debris
collision hazard
autonomous avoidance
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
航天器在轨防碰撞自主规避策略
被引量:
15
3
作者
姚党鼐
王振国
机构
国防科技大学航天与材料工程学院
出处
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第6期100-103,110,共5页
基金
国家部委基金资助项目
文摘
论文提出了航天器与空间目标距离较近时的自主规避策略。分析了航天器与目标的相对运动模型,将相对运动分解为视线瞬时旋转平面内的运动与该平面的转动。对视线瞬时平面内的运动进行了分析,推导了航天器的最佳规避方向。探讨了在三维惯性空间中该方向的确定方法。通过仿真分析,对比了航天器具有不同规避加速度和不同探测距离时,通过机动所得脱靶量的大小,验证了航天器近距离自主规避策略的有效性。
关键词
自主规避
策略
最佳
规避
方向
视线瞬时旋转平面
脱靶量
Keywords
active evasion strategy
optimum evasion direction
instantaneous rotation plane of line of sight
miss-distance
分类号
V448.133 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
面向多战术需求的无人机空战自主规避机动方法
4
作者
杨振
李琳
柴仕元
黄吉传
朴海音
周德云
机构
西北工业大学电子信息学院
航空工业沈阳飞机设计研究所
中国人民解放军
吉林大学人工智能学院
出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第20期146-166,共21页
基金
国家自然科学基金(62006193,62103338)
陕西省重点研发计划(2024GX-YBXM-115)
+1 种基金
航空科学基金(2022Z023053001)
中央高校基本科研业务费专项资金(D5000230150)。
文摘
空战通常是一个连续且包含多回合导弹攻防对抗的过程,UCAV在规避来袭空空导弹的过程中应综合考虑机动对整个空战对抗任务的影响,而不是仅关注安全性因素。对此,提出了脱靶量、耗能以及终端态势优势等多战术需求条件下的UCAV空战自主规避机动方法。建立了UCAV-导弹三维追逃模型以及UCAV自主规避的状态空间、动作空间和奖励函数模型,针对该模型提出了LSTM-Dueling DDQN算法,该算法融合Double DQN和Dueling DQN网络模型,并使用LSTM网络提取时序特征。基于探索课程学习思想,对稠密与稀疏奖励函数进行时序融合,促进人工经验和策略探索对学习过程的共同引导。此外,引入切比雪夫方法求解面向不同战术需求偏重程度的Pareto策略解集,以反映多种战术需求的矛盾性与耦合性。仿真实验与结果分析表明:所提方法具有良好的收敛速度和学习效果,对解决多战术需求条件下空战自主规避机动问题的可行性与有效性显著,所得的规避机动策略能够在保证UCAV自身安全性的同时反应出不同的规避战术需求。
关键词
空战机动
自主规避
战术需求
UCAV
LSTM-Dueling
DDQN
Keywords
air combat maneuver
autonomous evasion
tactical requirement
Unmanned Combat Aerial Vehicle(UCAV)
LSTM-Dueling DDQN
分类号
V249 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
原文传递
题名
基于改进人工势场的无人地面车辆路径规避算法
被引量:
13
5
作者
刘冰雁
叶雄兵
王新波
贾珺
王涛
机构
军事科学院
解放军
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期769-777,共9页
基金
国家社会科学基金(15GJ002-121)。
文摘
针对无人地面车辆在城市环境的逐步运用及对城市障碍自主规避难的问题,提出了一种基于改进人工势场的无人地面车辆路径规避算法。面对城市障碍路径规避问题,建立引力势场、斥力势场以及综合势场模型;在对人工势场模型优劣分析的基础上,为了避免人工势场过早轨迹偏离以及局部震荡现象,改进人工势场函数、调整势场作用区域,构建以远距点斥力忽略障碍点引力减弱的综合势场模型。仿真结果表明,所提出的算法比Dijkstra算法路径规划效率提升了39.5%,比快速扩展随机树(RRT)算法路径规划效率提升了53.2%,能够更好地解决城市复杂环境自主规避问题。
关键词
自主规避
路径规划
城市环境
无人地面车辆
人工势场
Keywords
independent avoidance
path planning
urban environment
unmanned ground vehicle
artificial potential field
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
基于深度强化学习的导弹规避决策训练研究
被引量:
6
6
作者
范鑫磊
李栋
张尉
王景志
郭金文
机构
光电控制技术重点实验室
中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所
陆军装备部航空军事代表局驻洛阳地区航空军事代表室
中航工业沈阳飞机设计研究所
中国人民解放军
出处
《电光与控制》
CSCD
北大核心
2021年第1期81-85,共5页
基金
航空科学基金(2019ZC013004)。
文摘
针对载机面对敌方来袭导弹自主规避问题,采取一种基于改进的DDPG算法的深度强化学习方法进行训练学习,在奖励函数中,除考虑规避性能外,还分别针对本机的高度保持、速度保持,以及来袭导弹的相对高度变化、接近速度变化建立奖励模型。最后,基于飞机模型进行了训练仿真测试分析,通过仿真可以看出,训练所得结果可以有效实现针对来袭导弹的规避决策,所设计的奖励函数和输入参数也可以起到相应正确的作用,并且结果具备一定的泛化能力。
关键词
导弹
自主规避
决策
改进的DDPG算法
训练仿真测试
Keywords
missile
autonomous evasion decision-making
improved DDPG algorithm
training simulation test
分类号
V37 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
对低空飞行无人机不确定威胁的规避策略研究
7
作者
陈谦
陈国良
机构
武汉理工大学机电工程学院
出处
《数字制造科学》
2023年第2期120-125,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(61672396)
文摘
针对低空飞行的无人机在执行任务途中所面临的不确定威胁问题,采用多属性决策方法,通过选取合适的威胁评估属性、基于威胁隶属函数对各威胁属性进行量化处理、确定权重值并利用逼近理想的排序法来确定威胁体的威胁程度,并根据人工势场法对威胁进行动态规避,最后采用仿真平台进行验证。实验结果表明,无人机能准确地对航迹中所遇到的不确定威胁根据评估结果进行动态规避,提高了无人机的安全性。
关键词
无人机
不确定威胁
多属性决策
威胁评估
自主规避
Keywords
unmanned aerial vehicle(UAV)
uncertain threats
multi-attribute decision making(MADM)
threat assessment
autonomous evasion
分类号
TP242.6 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于强化学习的飞行器自主规避决策方法
窦立谦
任梦圆
张秀云
宗群
《航空科学技术》
2024
0
下载PDF
职称材料
2
空间碎片自主规避方法
邢林峰
李克行
薛超
《空间碎片研究》
CSCD
2023
0
下载PDF
职称材料
3
航天器在轨防碰撞自主规避策略
姚党鼐
王振国
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012
15
下载PDF
职称材料
4
面向多战术需求的无人机空战自主规避机动方法
杨振
李琳
柴仕元
黄吉传
朴海音
周德云
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
原文传递
5
基于改进人工势场的无人地面车辆路径规避算法
刘冰雁
叶雄兵
王新波
贾珺
王涛
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020
13
下载PDF
职称材料
6
基于深度强化学习的导弹规避决策训练研究
范鑫磊
李栋
张尉
王景志
郭金文
《电光与控制》
CSCD
北大核心
2021
6
下载PDF
职称材料
7
对低空飞行无人机不确定威胁的规避策略研究
陈谦
陈国良
《数字制造科学》
2023
0
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