期刊,无人系统技术 2024年卷4期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

无人系统技术

无人系统技术/Journal Unmanned Systems Technology

正式出版

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无人机气动隐身联合优化的关键技术与研究进展

胡德昭贾高伟邵帅郭正...

1-15页

查看更多>>摘要：对无人机气动与隐身联合优化进行了综合评述,并对未来研究进行了展望.首先阐述了目前隐身无人机在复杂飞行环境下的性能挑战,指出了传统设计方法的局限性;随后以无人机气动与隐身联合优化设计为研究对象,将联合优化设计分为基于工程算法的直接优化、基于代理模型的优化以及基于改善流程的优化等三类技术路线,总结了各个优化路线的基本原理、发展历程和最新研究进展,并针对气动隐身联合优化中的共性技术如参数化建模、网格划分等进行了总结与阐述;最后给出了无人机气动隐身联合优化的发展趋势分析.综述表明,无人机的气动与隐身联合优化还需持续开展研究,需重点关注开展基于知识提取-指标驱动的隐身无人机总体设计、利用人工智能方法提升气动与隐身性能评估效益、开展气动与电磁计算网格的一致性应用和针对现有无人机开展隐身强化设计与实现等方面.

关键词：

无人机气动雷达隐身代理模型联合优化优化设计

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万方数据

脑机接口在无人系统中的应用

朱永杰王炫棋张梓墨吉博文...

16-27页

查看更多>>摘要：对脑机接口在无人系统领域的应用进行了综合评述,并对未来研究进行了展望.首先,系统阐述了脑机接口关键技术的发展脉络,揭示了脑机接口与无人系统结合的内在需求,并针对脑机接口技术的最新发展态势,深入分析了其在无人系统中应用的可行性及未来潜力.随后,通过对无人系统进行分类和功能解析,探讨了当前脑机接口控制无人系统的策略及其局限性.最后,分析了目前脑机接口技术在无人系统中的典型应用案例及其系统集成方案.综述表明,脑机接口技术能够为无人系统的人机交互控制提供更加实时、可靠与用户友好的人机交互界面,在无人系统领域具有广泛的应用前景.但同时,基于脑机接口的无人系统控制研究仍然面临着高性能脑机接口传感器设计、精确脑波分类识别算法设计与可靠系统集成设计等方面的挑战.

关键词：

人机交互脑机接口系统集成无人系统控制策略应用场景

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万方数据

仿生智能技术主要发展动向分析

石晓军朱小伶张怡

28-35页

查看更多>>摘要：仿生智能是借鉴和模仿自然界生物的结构、功能和行为原理,并应用于人工智能系统设计与制造的一种智能形式,用以提高人工系统的性能和智能化水平.对近来仿生智能技术领域的主要发展动向进行了综合评述.首先介绍仿生智能技术的发展现状,随后分析仿生智能技术面临的挑战,最后概述仿生智能技术的未来发展趋势.综述表明,侧重于模拟生物脑的结构与运转机理的"仿智"技术以及侧重模仿生物外形与动作运动机理的"仿形"技术,近来研发进展明显、应用加速;仿生智能技术面临对大脑信息处理原理的理解不完全、在复杂环境下的感知能力不足、对多样化环境的适应性有限,以及人体增强技术发展缓慢等挑战,凸显了仿生智能技术发展的复杂性和多样性需求.综述认为,"脑控"技术、多行为模态融合技术、仿生机器人的环境适应和群智协同、人体增强技术等,正在成为仿生智能技术的重要发展方向.

关键词：

仿生智能仿智智能仿形智能多模态融合环境感知知识推理具身智能

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太阳能无人机深度强化学习航迹规划及半实物仿真

刘子荣张晓辉李焱宇程奥祖...

36-46页

查看更多>>摘要：针对太阳能无人机高能效飞行航迹规划及试验验证问题,提出了一种基于深度强化学习的航迹规划方法,并搭建了地面试验平台进行半实物仿真验证.首先,建立太阳能无人机的运动学和动力学模型、能量获取与消耗等模型,并分析了时间、姿态角等飞行状态与能量状态的耦合效应.其次,建立了太阳能无人机能量最优航迹规划问题,基于双延迟深度确定性策略梯度算法开展智能体训练,并进行了有效性仿真分析.最后,搭建地面半实物测试平台,完成平台自身性能测试后,将强化学习控制器进行在线部署,进而开展半实物仿真试验验证.结果表明,相较于传统飞行策略,所提方法训练出的策略在200 s的飞行时间内获取能量提升2.9%,消耗能量降低30.46%,积累能量提升11.36%.所提策略能更加充分利用太阳能,降低飞行需求功率,达到提能增效的目标,可为太阳能无人机高能效飞行提供参考.

关键词：

太阳能无人机高能效飞行深度强化学习双延迟深度确定性策略梯度航迹规划半实物仿真

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反无人机集群态势感知应对策略研究

姜剑雄桂阳李琴王鹏...

47-54页

查看更多>>摘要：由于无人机集群作战对重点区域、重点目标产生的威胁日益突出,开展了反无人机集群态势感知应对策略研究.首先,分析雷达、无线电、光电等多种预警探测方式的应用场景,提出了远近结合、高低搭配、梯次部署的反无人机集群联合多域探测模式.然后,构建了分级式多源信息融合结构.在目标跟踪方面,对群目标跟踪情况进行分类,主要阐述了密集群目标跟踪中分群检测、分离/合并检测、群扩展外形估计、关联与滤波算法的原理与特点;在意图识别方面,提出一种基于层次化贝叶斯网络的群目标意图识别方法,建立了多层次群目标意图识别模型,分析了行为特征、目标意图之间的推理关系.所提出的态势感知应对策略可为反无人机集群防控技术路线设计提供一定的参考价值.

关键词：

无人机集群反无人机态势感知多域探测群目标跟踪意图识别

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MCFNet:基于多模态特征交叉融合的水下目标识别网络

包宇航郑成伟魏长赟

55-65页

查看更多>>摘要：在水声目标识别领域,现有识别方法主要采用基于时域或时频域技术,对环境噪声和干扰非常敏感,尤其在复杂多路径水声环境中,信号容易受到干扰,且仅依赖时域和时频域的特征难以准确描述复杂或相似目标的关键属性.对此,为进一步挖掘水声数据信息,并充分利用时域与时频域特征,提出了基于多模态特征交叉融合的水声目标识别网络.首先,利用一维序列特征提取模块和以ResNet为主干网络的二维图像特征提取模块对水声数据进行粗提取.其次,为准确捕捉时域中时序信息,设计了一种时序注意力模块,实现对不同时间步的特征提取.接着,通过提出的特征融合模块实现多模态特征的融合,提升网络对多模态特征的提取能力,增强网络的特征表达能力.最后,在DeepShip数据集上进行验证,提出的水声目标识别网络取得98.80%的准确率,优于其他方法,证实了所提方法的有效性.

关键词：

水声目标识别特征提取多模态特征融合信息交互深度学习目标分类

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基于重叠区域融合的多无人机实时视觉稠密地图构建

高琛淇胡劲文徐钊雷毅飞...

66-74页

查看更多>>摘要：针对提高多无人机平台执行协同环境感知任务时的精度与效率问题,开展了多无人机视觉稠密建图与地图融合技术的研究.首先,针对建图误差和传感器误差导致生成无效地图点和局部重影的问题,提出了一种基于视觉的稠密点云地图构建算法,该算法在对点云进行滤波之后通过基于KD-Tree的广义最近邻迭代和体素滤波结合完成稠密点云地图的构建.随后,提出了基于重叠区域的稠密地图融合算法,算法进行增长子地图的融合判断,通过获取重叠区域并查找正确的匹配点对,实现稠密地图的融合.最后,搭建了一个双无人机验证平台,并通过在室外场景下进行协同环境感知验证了所提出的方法可以保证地图构建误差在5%以内的同时有效降低地图点的数量,并且实现了精确的地图融合.

关键词：

多无人机环境感知稠密地图子地图重叠区域地图融合

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基于蚁群劳动分工的无人机群搜寻打击策略

沈亮程湘钧高杨军

75-83页

查看更多>>摘要：针对无人机集群在信息不对称条件下对地固定目标察打任务分配问题,受蚁群劳动分工群智能进化思想启发,设计了一种融合差分进化算法和动态蚁群劳动分工模型的动态搜寻打击策略.首先,将无人机搜寻打击目标的分配过程映射为蚁群觅食的劳动分工过程,综合分析无人机与目标相对距离、发现时间、暴露状态等因素对目标选择的影响,提出目标"诱惑度".然后,充分考虑任务分配的马尔可夫性质,引入带有先验知识的精英保留策略的差分进化算法,在每次目标选择前,实时更新"诱惑度",形成动态环境刺激更新机制.最后,建立信息不对称条件下对地固定目标察打任务分配仿真环境,采取对比实验方法,在确定的12种实验条件下对无人机搜寻打击方案进行验证.仿真结果表明,所提出的策略与两种传统策略相比,蓝方平均损失数提升3.78%、3.90%,红方任务平均消耗时间下降6.26%、6.39%,能够有效解决无人机集群在信息不对称条件下的任务分配问题,为提升无人机集群动态决策能力提供了算法支撑.

关键词：

蚁群劳动分工动态任务分配差分进化算法无人机集群信息素动态环境刺激

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基于改进Maklink图的多点遍历路径规划算法

郭浩年彭星光

84-94页

查看更多>>摘要：针对无人设备在执行如定点巡逻任务和货物搬运作业时,需要解决多点遍历和避障路径规划的问题,开展了一种基于改进Maklink图的全局路径规划算法研究,优化避障作业路径.首先,建立改进Maklink图作为空间模型,简化作业空间;随后,设计一种改进蚁群算法在上述空间模型内规划路径,算法采用针对多点遍历的启发式函数、禁忌搜索、局部最优处理机制和精英个体保留与额外进化策略;最后,对比实验证明了所提算法在不同任务环境下的有效性,具有更强的寻优能力和更好的稳定性,在10个案例中,相对基于概率路线图的算法和传统蚁群算法,路径长度优化提升最大分别可达21.13%和49.31%,稳定性提升最大分别可达99.56%和99.82%.

关键词：

无人设备多点遍历避障路径规划Maklink图蚁群算法

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万方数据

基于改进人工势场法的潜航器避障策略

刘丹杨晨宇刘璐温竞龙...

95-103页

查看更多>>摘要：针对水下潜航器在复杂水下环境中面临的局部最优解困局及目标点不可达等避障挑战,提出了一种创新的基于改进人工势场法的避障策略.该策略首先通过融入随机扰动机制,显著提升了潜航器在动态环境中的路径探索能力与局部最优陷阱的逃逸能力;随后,为解决目标点不可达问题,策略中创新性地引入了目标调节因子,该因子通过精细调节引力与斥力的平衡关系,并优化引力分段函数的分界值及斥力影响半径,确保潜航器在接近目标时斥力渐减至零,从而实现了潜航器对目标点的精确、稳定到达.实验结果显示,所提策略避障成功率相较于传统人工势场法实现了显著提升,目标点到达率达到100%,验证了所提策略在复杂避障任务中的高效性与可靠性,也为水下潜航器自主导航技术探索了一条新的高效避障方法.

关键词：

避障策略人工势场法局部最优解随机扰动目标点不可达目标调节因子

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