基于MAS的无人机仿生协同攻击与防御研究

摘要

多无人机的协同能够拓宽无人机的应用范围，提高使用效率，具有独特的优势和发展前景。本文着重围绕多无人机协同攻击与防御问题开展深入的研究与探讨，具有重要的理论意义和工程参考价值。
　　 本文针对无人机协同攻击与防御问题，基于自然界动物群体的行为特征，构建了基于MAS(Multi-Agent System)三层分布式的无人机仿生协同攻击与防御体系及其框架，搭建了虚拟原型仿真平台，并开展一系列仿真验证研究。
　　 论文的主要工作包含以下几个方面：
　　 1)采用MAS技术和分层递阶结构相结合的形式构建三层UAV仿生协同攻击与防御体系，其体系结构分为：决策层、中间层和执行层。决策层根据战场态势和指挥部直接指令，下达攻击总决策给中间层，监控执行层。中间层分解总决策并分配子任务给执行层。执行层接收上层指令，在指令的领导下分析、决策动作。
　　 2)研究了自然界狼群捕猎的行为特征，设计攻击决策。将各架敌机的态势威胁指数、空战能力指数分别与相应的权值相乘求和得出目标总的威胁指数，进而建立目标威胁矩阵；根据我方各架无人机的重要程度建立防御矩阵；由目标威胁矩阵和防御矩阵确定协同攻防矩阵，进行目标分配及排序，并进行仿真。
　　 3)研究自然界野牛、羚羊等动物群体的逃逸行为,采用Agent技术设计无人机逃逸体系结构，提出一种基于代数图论的追逃对抗模型进行仿真建模。
　　 4)构建了基于Statemate的三层分布式的UAV仿生协同攻击与防御体系的仿真与验证平台，并开展仿真验证。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第一章绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.1.1无人机在现代战争中的作用及发展状况

1.2基于多Agent技术的无人机仿生协同作战

1.2.1无人机多机协同作战

1.2.2多Agent技术

1.2.3仿生学

1.2.4多机协同攻击与防御的国内外研究现状

1.3虚拟原型技术的发展概况

1.3.1虚拟原型技术介绍

1.3.2 Statemate的设计方法

1.4本文的研究内容

1.4.1研究内容

1.4.2论文结构

第二章基于MAS的UAV协同攻击与防御体系

2.1Agent技术

2.1.1　Agent的概念及其特点

2.1.2 Agent结构

2.2 UAM仿生协同攻击防御体系的构建

2.2.1狼群围猎行为特征

2.2.2三层分布结构图设计

2.2.3每层的结构与功能

2.2.4模块设计

2.3小结

第三章无人机仿生协同攻击决策

3.1问题描述

3.2基于协同攻防的目标分配及排序

3.2.1目标威胁矩阵

3.2.2防御矩阵

3.2.3目标分配与火力分配

3.3仿真实现

3.4本章小结

第四章　基于Agent的UAV协同逃逸策略研究

4.1羚羊与野牛逃逸行为研究

4.2追逃对抗模型的建立与仿真

4.2.1基于代数图论的追逃对抗模型

4.2.2仿真

4.3无人机追逃对抗模型仿真

4.3.1无人机逃逸Agent的流程图

4.3.2逃逸Agent的状态转换图

4.3.3仿真

4.4本章小结

第五章 基于Statemate的UAV仿生协同攻击体系仿真与验证

5.1引言

5.2仿真验证的环境和方法

5.2.1仿真验证工具-Statemate MAGNUM

5.2.2图形化行为建模技术

5.2.3行为的仿真验证过程

5.3 UAV_VP的设计

5.3.1顶层功能结构的分解

5.3.2 ATTACKS功能块

5.3.3 GOALS功能块

5.3.4行为级建模

5.4无人机仿生协同攻击仿真验证

5.4.1基于Check Model的语法检验

5.4.2仿真验证(Simulation)

5.5本章小结

第六章总结及展望

6.1本文的主要工作

6.2本文的不足和进一步的展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文