基于多Agent的无人机群区域探测协同作战仿真.docx

基于多Agent的无人机群区域探测协同作战仿真.docx基于多Agent的无人机群区域探测协同作战仿真杨洋徐珞艾中良华北计算技术研究所摘要:为帮助无人机群在区域探测协同作战屮通过已有信息作出较为准确的判断从而有效选择探测路线,建立了基于多Agent的无人机群区域探测协同作战模型。依据所在战场环境、无人机群和其目标的特点等因素,提取出了无人机群的属性和行为,同时从体系结构视角设计了几种具有不同的信息共享方式和决策层级结构的模型,采用Repast建模仿真软件进行仿真试验。结果表明采取实时信息共享以及集屮决策的方式往往能够得到准确度较高、冗余度可接受的探测结果。关键词:无人机;多Agent模型;建模仿真;区域探测;协同作战;信息融合;作者简介:杨洋(1993-),女,硕士研究生,研究方向为计算机仿真,体系结构等。收稿日期:2017-03-15Multi-agent—batforunmannedaerialvehiclesclusterYANGYangXULuoAlZhong—putingTechnology;Abstract:Amulti-agent-batforunmannedaerialvehicles(UAVs)bat・ordingtocharacteristicsofbattlefieldenvironment,-urac)^:unmannedaerialvehicle;multi-agentmodels;modelingandsimulation;areadetection;bat;infonnationfusion;Received:2017-03-150引言随着现代航空的发展,无人机(UnmannedAerialVehicl,UAV)以其机动性、耐受性、高性价比以及低风险性等优势IH,被广泛应用在监视和探测类任务,为作战行动提供情报支扌掌及1。无人机独自作战和执行任务能力有限,而在协同执行任务时能够发挥更高的作战能力。无人机群的协同作战任务规划问题是一个非常复杂的最优决策问题,在做岀协同决策时,常常要考虑到区域环境、UAV探测能力、信息准确度与时延、作战任务特点等等多个方面的因素,此时人工指挥决策往往难以胜任,需要借助现代计算机建模仿真技术来对无人机群区域探测协同作战问题进行研究。与传统的仿真建模方法相比,基于Agent的仿真建模方法具有开放性、灵活性等特点凶1,是当前研究复杂信息系统最有效的仿真建模方法之一。在多Agent系统中,可将无人机群中的个体抽象成具有高度智能性的Agent,由于它们具有自学****性、自适应性和自组织性等特性臣1,每个无人机Agent的属性和行为被定义通过对区域的巡逻探测得到对探测口标独立的判断值,经由通信网络和决策网络进行信息交换与融合,即能够实现无人机在协同作战中的“积累经验”以及“自主学****可以通过对无人机、目标、环境信息等的计算融合解决无人机群协同作战时的实时性作战需求问题,为无人机群的作战协同提供保障。1基于Agent的建模仿真1ABMS方法基于Agent的建模仿真(Agent-BasedModelingandSimulation,ABMS)[6]方法可以看作是复杂性科学理论与面向主体技术的结合体,己经成为研究薛系统、提取系统本质规律的一种可能选择。ABMS方法基于对实际复杂系统的观察,建立出具有自主性和学****性的仿真模型來投入试验验证,而不力求普遍适用的理论框架。ABMS方法中,先提取仿真实体作为Agent建模的对象,描述它们的行为和关系从而反映复杂系统的行为。这种建模仿真技术和传统的建模方法相比,在主动性、灵活性和智能性上有明显的优势,有利于研究复杂系统具有的涌现性(Emergence)、非线性等特点口1,成为现代仿真技术领域中的一个新的解决方案和研究趋势。2Agent仿真建模平台本文采用RepastSimphony(简称RepastS)宜作为仿真建模与试验的支撑平台。Repast起源于美国芝加哥大学社会科学计算研究所和Argonne国家实验室,目前由非盈利组织ROAD(anizationorArchitectureandDevelopment)负责后续版本的维护与升级。RepastS是一种Repast仿真工具包和Java开发平台Eclipse的集成开发环境Repast