水面无人艇艇群技术发展概述

本文分析水面无人艇艇群军事行动需求、国外军事应用的技术现状、与其他无人系统集群技术异同点,重点提出了水面无人艇艇群控制系统总体架构、水面无人艇艇群队形自协同控制技术、基于认知智能的水面无人艇艇群智能决策体系、高度人机协同作业等方面水面无人艇艇群关键技术,对水面无人艇艇群技术研究和发展具有一定借鉴意义。

基于几何力学的水面无人艇艇群控制技术

本文介绍美国水面无人艇艇群技术发展现状提出水面无人艇艇群系统发展需求,分析基于几何力学的水面无人艇艇群控制总体架构与方法。该方法具有无坐标选取的奇异性、可利用对称性进行约化降维等优势,有效降低复杂刚体运动系统维度,解决了面向多节点、复杂不确定干扰环境的水面无人艇艇群的复杂非线性系统控制问题,对水面无人艇艇群协同控制技术研究和发展具有一定借鉴和参考意义。

潜艇艇群反航母协同作战仿真试验

在分析潜艇艇群协同作战的特点和反航母作战需求的基础上,提出基于HLA体制的潜艇艇群反航母协同作战仿真系统的组成、功能和体系结构。基于仿真系统描述潜艇艇群反航母协同作战仿真试验设计的方案,在对抗环境下分析不同作战形式和样式下潜艇艇群反航母协同作战仿真的效果,对反航母作战的深化研究具有一定的指导意义。

舰炮末敏弹反水面无人艇群射击效能仿真分析

针对舰艇反水面无人艇群问题,提出采用“舰炮+末端敏感弹药”的方案,使用舰炮发射末敏弹打击无人艇群目标。基于舰炮发射末敏弹打击无人艇群的作战过程及原理,构建了舰炮末敏弹反无人艇群射击效能仿真评估系统数学模型,用Unity3D平台编制可视化效能评估仿真软件,以耗弹量为评价函数,仿真分析了目标几何尺寸和目标间距等因素对末敏弹射击效能的影响,仿真结果表明:舰炮末敏弹在反无人艇群作战中具有较高效能,无人艇几何尺寸对耗弹量影响较小,无人艇集群内各目标间距对耗弹量影响明显。

反无人艇群弹药战斗部参数对效能影响分析

近年来,随着自主感知、自主协同、自主控制技术的快速发展,无人艇群逐渐形成作战能力,而目前尚无高效反无人艇群弹药装备。针对无人艇群作战反制难点,基于末端敏感技术探测,提出利用多爆炸成型弹丸战斗部实施毁伤的炮射弹药方案,采用蒙特卡洛模拟打靶法对弹药作战使用过程进行仿真,重点分析考虑多种因素条件下战斗部飞散角设计方法,研究炮-目距离、目标数量、运动速度和目标尺寸等特性对弹药毁伤效能的影响。仿真计算结果表明,基于末端敏感技术的炮射弹药在反无人艇群作战中具有较高效能,该弹药方案可为我国发展反无人艇群弹药装备提供借鉴和启示。

基于改进人工势场法的多无人艇避障策略

针对多无人艇编队避障问题,对静态避障的路径消耗问题进行建模分析,在动态避障时提出一种偏置人工势场法使策略符合艇群国际海上避碰规则(swarm International Regulations for Preventing Collisions at Sea,sCOLREGS)。本方法首先对传统人工势场法进行改进,定义符合艇群会遇态势判断需求的sCOLREGS,通过速度障碍法实时判断碰撞风险,然后利用偏置斥力区域的改进人工势场法实现对规则的遵守。仿真实验表明,本文方法在障碍物与编队大小相当时可显著减少避障路程,在确保避障实时性的同时,较好地遵守了国际海上避碰规则相关条例。研究结论可为海面无人艇集群安全航行提供参考。

基于群体协同的无人水面艇任务优化策略研究

针对群体多任务分解难、效能难聚优等问题,提出了一种基于群体协同的任务优化策略。基于群体协同理论,重点分析了无人艇群协同探测典型任务,构建协同任务评估指标体系,评估无人艇群在不同环境场景下的任务执行寻优策略。仿真试验显示,完成任务时间提升约10%,且在平静、多风浪水域条件下,覆盖率分别提高了约7.32%和4.19%,该方法能有效提高任务分配和资源利用的效率,为艇群在复杂环境下执行协同任务提供了有力参考。