基于协进化机制的多传感器协作管理体系及方法研究

摘要

在复杂任务下单个传感器往往很难独立完成任务，其根源主要是环境的复杂性，传感器能力的限制，任务的复杂性以及动态环境的实时性。这些因素使得任务往往需要多个传感器相互协同才能完成。因此，多传感器协作成为了传感器管理的主要研究内容之一。 对于多传感器协作问题的研究思路，目前主要存在基于资源有效分配、基于多智能体和基于协进化机制三种研究思路。其中基于协进化机制的研究思路考虑了多传感器执行任务过程中的协调，能够解决更一般的机器学习、自适应以及个体之间协同问题，受到了越来越多的研究学者的重视。 本文重点研究了协进化机制在多传感器协作中的应用，具体内容如下： (1)综述了多传感器协作中的多传感器管理体系和协作方法问题。分析了其研究方法，具体包括基于资源有效分配、基于多智能体和基于协进化机制研究三个方面。阐述了协进化机制的理论基础，动力学和形式化描述，以及协进化算法基本思路。 (2)研究了多传感器协作管理范围，构建了基于协进化机制的多传感器协作管理体系。主要包括了任务规划层、多传感器控制层和多传感器协调规划层。提出了基于协进化机制的协作管理机制，具体分为形成机制和实现机制两类，形成了多传感器在协作过程中的规范化。 (3)研究了多传感器协作行为特点。针对环境和任务复杂性，提出了多传感器协进化决策算法。首先将多传感器协作行为进行分解，设计了行为之间的交互模式和传感器行为的策略库，然后通过多传感器协进化决策算法，进行协作行为的学习优化。 (4)分析了多无人作战飞机协作作战和多成像侦察卫星的任务特点，建立了其仿真实验环境，分别从算法参数值比较、对比其他算法以及任务复杂度三个方面验证了所建立的管理体系和协作方法的可操作性和有效性。 论文围绕着多传感器的协作问题，在前人工作的基础上，提出了一些新的机制和方法，旨在提高多传感器之间的协作效率。

目录

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论文说明：图表目录

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致谢

第1章绪论

1.1.多传感器协作

1.1.1.多传感器协作问题的提出

1.1.2.多传感器管理体系

1.1.3.多传感器协作方法

1.2.研究现状及分析

1.2.1.基于资源有效分配的管理体系和协作方法

1.2.2.基于多智能体的管理体系及协作方法

1.2.3.基于协进化机制的管理体系及协作方法

1.3.论文主要研究内容与结构安排

1.3.1.论文研究内容

1.3.2.论文结构安排

第2章协同进化计算

2.1.协进化机制

2.1.1.协同进化论

2.1.2.协同进化的动力学描述

2.2.协进化计算

2.2.1.协进化计算的形式化描述

2.2.2.协进化算法

2.3.本章小结

第3章基于协进化机制的多传感器协作管理体系构建

3.1.多传感器协作管理范围

3.2.多传感器协作管理体系构建

3.2.1.任务规划层

3.2.2.多传感器协调规划层

3.2.3.多传感器控制层

3.3.多传感器协作管理机制提出

3.3.1.预处理机制

3.3.2.协作机会识别机制

3.3.3.通信机制

3.3.4.整合机制

3.3.5.反馈机制

3.4.本章小结

第4章多传感器协作行为的协进化方法设计

4.1.多传感器协作行为

4.1.1.传感器协作行为交互设计

4.1.2.策略库设计

4.2.多传感器协作行为协进化方法

4.2.1.多传感器协进化决策算法流程

4.2.2.多传感器协进化决策算法基本步骤

4.3.本章小结

第5章基于协进化机制的多传感器仿真实验研究

5.1.多无人作战飞机协作仿真实验研究

5.1.1.无人作战飞机协作作战问题描述

5.1.2.仿真实验环境设计

5.1.3.协作策略实现

5.1.4.仿真实验内容及结果分析

5.2.多成像侦察卫星协作仿真实验研究

5.2.1.成像侦察卫星协作侦察问题描述[42]

5.2.2.仿真实验环境设计

5.2.3.协作任务规划实现

5.2.4.仿真实验内容及结果分析

5.3.本章小结

第6章总结和展望

6.1.工作总结

6.2.研究展望

参考文献

个人简历