无人机集群反舰作战与反集群对策研究
无人机集群协同与对抗技术
无人机集群分布式计算模型
分布式多智能体系统(Multi-Agent)
➢去中心化自主节点 ➢智能体局部环境感知与计算 ➢智能体局部态势计算 ➢自主节点信息交互 ➢智能体决策模型与博弈策略
分布式节点自主路径寻优 分布式节点任务合作与竞争
多方博弈均衡策略演化
➢Markov决策模型 ➢Bellman动态规划技术 ➢算法博弈论 ➢演化博弈论 ➢增强学习技术 ➢Q-Learning ➢演化计算（Evolutionary
5/9/2019
关键技术(4) 集群人机智能融合与自适应学习
人机交互技术 人机功能动态分配技术 人机综合显控技术 无人机自主学习与推理能力提升方法 平台状态/战术态势/任务协同综合显示技术
5/9/2019
问题与对策
问题-中心化集群控制 (集散控制思想）
中心化控制思想 系统结构复杂，工程控制难度高 由顶向下的系统功能模块化设计技术 固定的网络拓扑结构 基于知识的集中式被动型路径规划与任务分配 全局态势感知与集中式行为决策 决策模型与对抗策略设计 节点地位不一致 系统功能固定
5/9/2019
中心化的无人机集群控制关键技术
5/9/2019
关键技术(1) 集群通信组网与自主控制
集群分布式实时操作系统内核设计 集群分布式计算实时数据一致性共识协) 集群防撞避障自组织计算新原理 动态航迹实时规划 集群分布式计算协同航路规划 编队运动协调规划与控制 基于故障预测的任务规划
5/9/2019
无人机集群作战关键技术
当前，虽然无人机集群技术研究发展日新月异，但是在非确定复杂环境的军事应用领 域，无人机集群面对的环境复杂多变且对抗性极强，集群成员之间自主高效协作的实 现难度很大。因此，如何实现无人机集群自主编队飞行(防撞避障)，如何保障无人机集 群成员间的高效信息交互(自组通信网络与分布式局部/全局态势感知)，如何完成无人机 集群的智能优化控制(集群行为建模与机器学习)，如何实现集群作战任务的实时动态合 理分配(集群决策建模与合作/对抗策略)，已经成为无人机集群对抗技术中极具挑战性的 瓶颈问题，也是无人机集群进一步发展有待广泛研究的重要课题。无人机集群对抗涉 及现代控制理论、代数图论、网络通信、分布式计算、人工智能与机器学习、集群智 能(swarm intelligence)、复杂适应系统、博弈论以及系统论等多学科理论与技术，这是 近二十年以来控制工程由中心化控制发展到自主多智能体的去中心化分布式集群涌现 控制的一个技术转捩点，是复杂性与复杂系统理论发展的一个工程化方向，是人工智 能发展的高级阶段，是自主互联无人机器社会学的一块实验基地。
无人机集群行为仿真研究
无人机集群行为仿真研究一、无人机集群行为仿真研究概述无人机集群行为仿真研究，是指通过计算机模拟技术，对无人机群体的飞行行为进行模拟和分析，以探究无人机群体在不同环境下的协作与交互模式。
随着无人机技术的快速发展，无人机集群行为仿真已成为无人机领域研究的热点之一。
本文将深入探讨无人机集群行为仿真的研究背景、关键技术以及应用前景。
1.1 无人机集群行为仿真的研究背景无人机集群行为仿真的研究背景主要源于无人机在事、民用以及科研等领域的广泛应用需求。
无人机集群能够通过协同作业，完成复杂任务，提高作业效率和灵活性。
然而，无人机集群的复杂行为难以通过传统的实验方法进行研究，因此仿真技术成为研究无人机集群行为的重要手段。
1.2 无人机集群行为仿真的关键技术无人机集群行为仿真涉及多个关键技术，包括但不限于：- 群体智能算法：利用仿生学原理，模拟自然界中的群体行为，如蚁群算法、粒子群优化等。
- 多智能体系统：构建由多个具有自主决策能力的智能体组成的系统，实现无人机集群的自组织行为。
- 传感器融合技术：集成多种传感器数据，提高无人机对环境的感知能力。
- 通信与协同控制：确保无人机集群内部信息的有效传递和任务协同。
1.3 无人机集群行为仿真的应用前景无人机集群行为仿真在多个领域具有广阔的应用前景，包括：- 事侦察与打击：通过集群行为仿真，优化无人机的作战策略。
- 灾害救援：模拟无人机集群在灾害现场的搜索与救援行为。
- 环境监测：利用无人机集群对环境进行大规模监测，提高数据采集效率。
- 物流配送：研究无人机集群在物流配送中的协同作业模式。
二、无人机集群行为仿真的关键技术研究2.1 群体智能算法在无人机集群行为仿真中的应用群体智能算法是无人机集群行为仿真中的核心，通过模拟自然界中的群体行为，可以设计出高效的无人机集群作业策略。
例如，蚁群算法能够模拟蚂蚁寻找食物的路径选择过程，应用于无人机集群的路径规划中，提高路径优化的效率。
多旋翼无人机无人机隐蔽突防战法研究
多旋翼无人机无人机隐蔽突防战法研究9月，在葡萄牙举行的北约“认知环境图、海上无人系统21”（REPMUS21）演习中，美国成功演示了美洲狮（Puma）3无人机和弹簧刀（Switchblade）300巡航导弹的协同能力。
韩国防部于9月29日宣布，计划在2027年前为韩国武装部队增购1000架无人机。
10月6日，波音子公司Insitu宣布已开发出通用型无人机Integrator，并装备最先进的雷达系统。
10月上旬，雷声公司使用郊狼拦截无人机成功击败了无人机蜂群，展示了其无人机和雷达技术在反无人机系统作战中的应用。
未来无人机将越来越密集的应用于战场中，其突防与反突防方式也将日益丰富，本文将对无人机的突防与反突防技术的现状及发展趋势进行总结性论述。
一、发展历程：军用无人机可分为侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等，可用于战场火力部署侦察、军力调动监视、边境巡逻、定位校射、运输救援、毁伤评估、中继通信、电子对抗、防空制空及精确打击等，靶机可作为火炮、导弹的靶标。
空中无人作战系统的发展大致经历了靶机、一次性自杀式无人机、无人侦察机、察打一体无人机和无人作战飞机等阶段。
二、无人机的突防：无人机包括大、中、小型无人机，根据型号、成本、载荷的不同，其突防方式也不同。
大型无人机的突防与有人机的突防有类似之处，如低空、超低空突防，隐身突防，高速突防，此外，现代无人机的突防会更加注重干扰突防的利用。
对于价格更便宜、实惠的中小型无人机，更便于实现自杀式突防和饱和突防。
下表给出了无人机典型突防手段及其主要特征。
在无人机载武器方面，未来的大中型无人机必将朝着察打一体、高生存性的方向发展，各国均开展了无人机载武器的研究。
为节约成本，尽快形成战斗力，一方面，将现有有人机载弹药系统直接或改进后配装于无人机；另一方面，根据无人机本身的特殊性与作战使用要求重新研制相关弹药。
美国几种典型在役主战无人机主要配装小型导弹或炸弹。
《2024年基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》范文
《基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的飞速发展，无人机技术已经广泛应用于军事、民用等多个领域。
在复杂多变的战场环境中，为了增强无人机对抗系统的应对能力，实现高效率、高准确率的作战任务，我们提出了基于群体智能的无人机集群协同对抗系统。
本文将从系统设计、技术实现及实践应用三个方面详细介绍该系统。
二、系统设计（一）系统架构基于群体智能的无人机集群协同对抗系统架构主要分为三个层次：感知层、决策层和执行层。
感知层负责收集战场环境信息，为决策层提供数据支持；决策层通过算法对感知层数据进行分析，生成作战策略；执行层则根据决策层的指令，指挥无人机集群执行相应的作战任务。
（二）设计原则系统设计遵循实时性、协同性、智能性和可扩展性原则。
实时性要求系统能够快速响应战场变化，实时调整作战策略；协同性保证无人机集群在执行任务过程中能够相互配合，共同完成任务；智能性则要求系统具备自主学习和决策能力，提高作战效率；可扩展性则保证了系统在面对不同战场环境时，能够灵活调整和扩展。
三、技术实现（一）感知层技术感知层主要采用多种传感器和数据处理技术，实现对战场环境的全面感知。
包括雷达、红外、可见光等传感器，以及图像处理、数据融合等技术。
通过这些技术手段，系统能够实时收集战场环境信息，为决策层提供准确的数据支持。
（二）决策层技术决策层采用基于机器学习和人工智能的算法，对感知层数据进行分析和处理，生成作战策略。
包括深度学习、强化学习、遗传算法等多种算法，通过训练和学习，提高系统的智能决策能力。
同时，系统还具备自主学习和自我优化的能力，能够在实战中不断调整和优化作战策略。
（三）执行层技术执行层主要采用无人机控制技术和通信技术，实现无人机集群的协同作战。
包括无人机控制算法、无线通信技术、协同控制等技术。
通过这些技术手段，系统能够实时指挥无人机集群执行作战任务，保证任务的顺利完成。
四、实践应用（一）应用场景基于群体智能的无人机集群协同对抗系统可广泛应用于军事领域的空中对抗、地面侦察、目标打击等任务。
舰艇与无人机协同作战：新战术的发展精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版舰艇与无人机协同作战：新战术的发展随着科技的不断进步，舰艇与无人机协同作战正在成为现代战争中的新战术。
这种协同作战方式不仅提供了更强大的作战能力，还提高了战场上的灵活性和反应速度。
在这篇文章中，我们将探讨舰艇与无人机协同作战的发展，并分析它在军事领域中的潜力。
舰艇与无人机的协同作战意味着将无人机作为舰艇的延伸，为其提供增强的侦查、监视和打击能力。
传统上，舰艇主要依靠自身的雷达和其他感知技术来追踪目标并进行打击。
然而，无人机的引入使得舰艇能够远离目标区域，通过无人机的实时数据和信息共享进行精确打击。
一方面，无人机能够为舰艇提供延伸的感知能力。
舰艇与无人机协同作战的一个重要方面是借助无人机的高空侦察能力，及时发现、识别并跟踪目标。
这使得舰艇能够在更大的范围内监视战场，并更好地应对潜在的威胁。
与此同时，无人机还能通过搭载各种传感器和相机，提供高质量的情报数据，为作战指挥员提供更准确的决策依据。
另一方面，无人机的引入还提供了舰艇更强大的打击能力。
通过搭载各种导弹和武器系统，无人机能够在舰艇的控制下对敌方目标进行打击。
与传统的舰炮相比，无人机具有更远的射程和更高的精确度，使得舰艇能够在安全距离外对敌方目标实施打击。
此外，无人机还能够与舰艇之间实现信息共享和协同作战，通过实时数据传输和指挥控制，进行更灵活、更精确的打击。
舰艇与无人机协同作战的发展不仅依赖于技术的进步，也需要有效的战术和作战指导。
有效的指挥和协调是确保协同作战成功的关键因素。
舰艇与无人机之间的信息传输和共享需要具备快速、可靠的通信系统，以确保指挥员能够及时了解和掌握战场态势，做出相应的决策。
此外，还需要合理的作战规划和战术指导，确保无人机能够在舰艇的保护下完成任务并安全返回。
舰艇与无人机协同作战的发展带来了许多潜在的军事应用。
首先，它能够有效提高舰艇的作战能力，提供更强大的打击和防御能力。
其次，这种协同作战方式还能够减少人员伤亡风险，降低作战成本。
反无人机解决方案
反无人机解决方案第1篇反无人机解决方案一、背景随着无人机技术的飞速发展，其在民用领域的应用日益广泛。
然而，随之而来的是一系列安全隐患，如非法闯入禁飞区、侵犯隐私、恐怖袭击等。
为维护国家安全、公共安全和人民群众的利益，制定一套合法合规的反无人机解决方案至关重要。
二、目标1. 防范无人机非法闯入禁飞区，确保重要场所安全。
2. 打击无人机侵犯公民隐私行为，保护人民群众合法权益。
3. 防范利用无人机进行的恐怖袭击，维护国家安全。
4. 提高无人机安全管理水平，促进无人机产业健康发展。
三、解决方案1. 法律法规层面（1）完善无人机相关法律法规，明确无人机飞行管理的责任主体和法律责任。
（2）制定无人机飞行禁区和限制区域，并向社会公布。
（3）建立无人机飞行许可制度，对无人机飞行活动进行审批和管理。
2. 技术手段层面（1）研发无人机侦测技术，实现对禁飞区无人机目标的实时监控。
（2）采用无人机干扰技术，对非法无人机进行驱离和迫降。
（3）利用无人机反制技术，对恐怖分子操控的无人机进行拦截和摧毁。
（4）推广无人机身份识别技术，实现无人机的实时追踪和溯源。
3. 管理措施层面（1）设立无人机飞行管理部门，负责无人机飞行活动的管理和监督。
（2）加强对无人机销售、租赁、使用的监管，严格查处非法行为。
（3）组织无人机飞行安全培训，提高无人机驾驶员的安全意识和技能。
（4）建立健全无人机飞行事故应急预案，提高应对无人机安全事件的能力。
4. 社会共治层面（1）加强无人机飞行安全宣传，提高公众对无人机飞行安全的认识。
（2）鼓励群众举报无人机非法飞行行为，形成群防群治的良好氛围。
（3）加强与无人机行业协会、企业的合作，共同推进无人机飞行安全管理。
四、实施步骤1. 调查研究，了解无人机飞行安全管理现状，梳理存在的问题。
2. 制定无人机飞行管理相关法律法规，明确各部门职责。
3. 组织技术研发，攻克无人机侦测、干扰、反制等技术难题。
4. 开展无人机飞行安全培训，提高管理人员和无人机驾驶员的安全意识。
《2024年基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》范文
《基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》篇一一、引言随着无人机技术的不断发展，其在军事、民用领域的应用愈发广泛。
尤其在执行复杂任务时，需要多架无人机进行协同作战。
而基于群体智能的无人机集群协同对抗系统（以下简称“系统”）能够在多种环境中快速应对并执行复杂的协同任务。
本文旨在阐述基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现过程。
二、系统设计（一）系统架构设计本系统采用分布式架构，由多个无人机节点组成集群，每个节点均具备独立的数据处理和决策能力。
系统架构包括感知层、决策层和执行层。
感知层负责收集环境信息，决策层根据感知信息做出决策，执行层负责将决策转化为无人机的飞行动作。
（二）算法设计1. 群体智能算法：采用基于多智能体系统的群体智能算法，通过分布式协作实现无人机集群的协同对抗。
2. 路径规划算法：根据任务需求和环境信息，为每架无人机规划最优路径。
3. 决策融合算法：将各无人机的感知信息和决策结果进行融合，以提高决策的准确性和鲁棒性。
三、系统实现（一）硬件实现本系统采用多旋翼无人机作为基本单元，配备有传感器、通信设备、计算单元等。
传感器用于收集环境信息，通信设备用于实现无人机之间的信息交互，计算单元负责处理数据和做出决策。
（二）软件实现1. 感知层软件：通过传感器数据采集模块，实时收集环境信息，包括敌方目标位置、速度等。
2. 决策层软件：采用群体智能算法和路径规划算法，根据感知信息为每架无人机做出决策。
同时，采用决策融合算法将各无人机的决策结果进行融合，形成最终的协同决策。
3. 执行层软件：将协同决策转化为无人机的飞行动作，通过控制模块实现无人机的自主飞行。
（三）系统集成与测试将硬件和软件进行集成，通过仿真和实际测试验证系统的性能。
在仿真环境中模拟不同场景下的协同对抗任务，测试系统的路径规划、决策融合和协同对抗能力。
在实际环境中进行实际测试，验证系统的稳定性和可靠性。
四、系统应用与展望（一）系统应用本系统可广泛应用于军事、民用领域，如战场侦察、目标追踪、协同打击等任务。
无人机集群作战调研报告
无人机集群作战调研报告无人机集群作战调研报告一、引言随着科技的不断发展，无人机技术得到了快速的发展和普及。
无人机以其高度的机动性、灵活的部署和多样的作战功能，成为现代战场上的重要武器装备。
本次调研的目的是了解无人机集群作战在当前军事战略中的应用情况以及未来发展的趋势。
二、无人机集群作战的概念和优势无人机集群作战是指通过多架无人机的协同行动，实现对目标的搜索、监视、打击和侦查等作战行动。
相比传统的单一无人机作战，无人机集群作战具有以下优势：1. 灵活多样的部署：无人机集群可以在短时间内完成大面积的搜索和监视任务，快速获取作战情报，并迅速展开打击行动。
2. 高效的作战协同：通过无人机之间的通信和协作，可以实现目标的全方位监视、攻击和防御。
无人机之间可以共享所获取的情报和数据，使作战决策更为准确和迅速。
3. 降低人员风险：无人机集群能够充分发挥其在战场上的优势，将人员的风险降到最低。
无人机可以代替人进行危险任务，减少人员伤亡风险。
三、无人机集群作战的应用现状目前，无人机集群作战已经在多个军事领域得到了应用。
以下是几个具体的案例：1. 反恐作战：无人机集群在反恐作战中发挥了重要作用。
通过多架无人机的协同作战，能够实现对恐怖分子的追踪、监视和打击。
2. 海上巡航：无人机集群可以在大范围海域进行搜索和监视任务，有效提升海上巡逻的能力。
同时，无人机可以搭载武器系统，对海上目标进行打击。
3. 边境防卫：无人机集群可以通过大范围、快速的搜索，提升边境防卫能力。
同时，无人机可以携带高精度导航系统，进行边境巡逻和警戒任务。
四、无人机集群作战的发展趋势未来，无人机集群作战将进一步发展，并在以下几个方面有更多的突破：1. 自主决策能力：通过加强无人机的人工智能技术，可以使无人机集群具备更加智能化的自主决策能力。
无人机可以依据战场情况和指令，自行选择作战方案和实施策略。
2. 多样化的作战功能：未来的无人机集群将能够实现更丰富的作战任务。
《2024年基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》范文
《基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》篇一一、引言在信息化、智能化高度发展的现代社会，无人系统已成为各类作战与应急行动中的重要角色。
而其中，无人机集群对抗系统作为军事、救援等领域的核心技术，更是成为了研究热点。
本文将着重探讨基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现，为该领域的研究与应用提供新的思路与方向。
二、系统设计1. 架构设计基于群体智能的无人机集群协同对抗系统主要由三个层次构成：感知层、决策层和执行层。
感知层通过多架无人机的联合感知能力获取战场环境信息；决策层利用先进的算法进行数据融合、威胁评估等操作，制定相应的战术策略；执行层则根据决策层给出的指令，通过多架无人机的协同行动完成对抗任务。
2. 群体智能算法群体智能算法是本系统的核心部分，通过模拟生物群体的行为模式，实现无人机集群的协同行动。
本系统采用基于多智能体系统的协同算法，每架无人机作为一个智能体，通过局部信息交互和全局信息共享，实现整体协同行动。
三、关键技术实现1. 无人机集群感知技术无人机集群感知技术是实现协同对抗的基础。
本系统采用多传感器融合技术，通过多个无人机的联合感知，实现对战场环境的全面覆盖。
同时，采用数据融合算法对感知数据进行处理，提高信息的准确性和可靠性。
2. 威胁评估与决策技术威胁评估与决策技术是本系统的核心环节。
本系统采用基于机器学习的威胁评估算法，对战场环境中的威胁进行实时评估。
同时，结合决策树、神经网络等算法，制定相应的战术策略。
在决策过程中，系统充分考虑了无人机的运动学特性、能源消耗等因素，实现了优化决策。
3. 无人机集群协同控制技术无人机集群协同控制技术是实现无人机集群协同行动的关键。
本系统采用基于领导者-跟随者的协同控制策略，通过领导者的指令和跟随者的局部调整，实现整个集群的协同行动。
同时，系统还采用了鲁棒性控制算法，提高了系统的稳定性和可靠性。
四、系统测试与验证为了验证本系统的性能和可靠性，我们进行了多次仿真测试和实际实验。
反无人机解决方案
反无人机解决方案
《反无人机解决方案》
随着无人机技术的日益成熟和普及，无人机在军事、商业、科研等领域的应用已经成为现实。
然而，无人机也带来了一系列可能的安全问题，如隐私侵犯、侦察和攻击等威胁。
因此，出现了一系列反无人机解决方案。
反无人机解决方案通常包括以下几种方式：第一种是使用电磁干扰技术，通过发射电磁脉冲或者干扰频率来干扰无人机的通信和导航系统，使其失去控制或者迷失方向。
第二种是使用红外线和激光干扰技术，通过发射强光或激光束来扰乱无人机的光学传感器和红外线导航系统，使其无法准确定位或者识别目标。
第三种是使用物理拦截技术，通过利用无线电导向器、网状网和飞碟等装置来拦截无人机的飞行轨迹或者直接摧毁无人机。
除了上述常见的反无人机解决方案，还有一些新的技术不断涌现，如使用无人机捕捉无人机、使用高功率激光武器等。
总的来说，反无人机技术在不断发展和进步，对抵抗无人机威胁起到了重要的作用。
然而，反无人机解决方案也面临一些挑战和问题。
首先，无人机技术日趋成熟，无人机的防御能力和抗干扰能力也在不断改进。
其次，反无人机技术的使用可能对正常无人机和其他电子设备造成干扰或者破坏。
因此，需要制定相关法律法规和标准，加强监管和管理。
另外，还需要不断提升反无人机技术的研发
水平，以适应不断变化的反无人机威胁。
综上所述，反无人机解决方案是当前应对无人机威胁的重要手段，未来随着技术的进步和完善，反无人机技术将更加成熟和普及，为维护社会安全和稳定发挥更大作用。
反无人机方案
反无人机方案一、引言随着无人机技术的迅速发展，无人机的使用范围也越来越广泛。
然而，与此同时，无人机的滥用和非法使用也带来了一系列安全问题。
为了保障公共安全和个人隐私，开发出一套高效可靠的反无人机方案势在必行。
二、背景无人机的飞行高度和速度都难以被肉眼察觉，这使得其用于非法活动的风险不断上升。
恶意使用无人机进行间谍活动、攻击目标以及非法运输物品等行为已经屡见不鲜。
因此，防止无人机的滥用已经成为各国政府和相关机构的重要任务。
三、反无人机方案的需求针对无人机的反制需求，一个完善的反无人机方案应当具备以下几个关键要点：1. 高效有效：反无人机系统应具备高效的反制能力，能够迅速准确地识别和打击无人机，确保人员和设施的安全。
2. 多种手段：反无人机方案应包含多种反制手段，如电磁干扰装置、红外探测和干扰装置、激光武器等，以应对不同类型的无人机。
3. 可靠稳定：反无人机系统应具备高度可靠的工作性能，能够在恶劣环境下长时间稳定运行，确保持续的无人机防御能力。
4. 全天候性：反无人机方案应具备全天候工作能力，无论是白天、黑夜、晴天还是恶劣天气条件下都能够有效工作。
四、反无人机方案的技术手段1. 电磁干扰装置：利用电磁波的特性对无人机进行干扰，使其失去飞行能力或迷失方向。
2. 红外探测和干扰装置：通过红外探测技术对无人机进行监测和识别，并通过干扰手段破坏其运行。
2. 激光武器：利用高能激光束对无人机进行远距离打击，使其毁坏或瘫痪。
3. 信号干扰：通过发送干扰信号，扰乱无人机的通信信号，使其无法接收指令或失去控制。
4. 导弹拦截系统：使用导弹或其他拦截器对无人机进行拦截和摧毁。
五、反无人机方案的应用场景1. 安全监控：无人机可以用于监控关键设施和重要场所，通过部署反无人机方案，可以有效防止无人机用于恶意监控和攻击。
2. 战场防御：在军事作战中，无人机的使用已经成为主要威胁之一。
反无人机方案可以保护军事设施和作战人员的安全，排除无人机对战场的干扰。
无人机的集群协同作战技术发展与挑战
无人机的集群协同作战技术发展与挑战无人机的集群协同作战技术发展与挑战研究方案一、研究方案1. 研究背景与目的随着无人机技术的快速发展和广泛应用，无人机的集群协同作战技术成为了军事、民用等领域的研究热点。
本研究旨在探讨无人机集群协同作战技术的发展和挑战，并提出新的观点和方法，为解决实际问题提供有价值的参考。
2. 研究内容（1）无人机集群协同作战技术发展现状的调研和分析。
（2）无人机集群协同作战技术面临的挑战和问题的明确。
（3）探索和提出无人机集群协同作战技术的新观点和方法。
（4）设计并实施实验来验证研究结果的有效性。
3. 研究方法（1）文献综述：对无人机集群协同作战技术的研究现状进行梳理和分析，并做出总结。
（2）案例分析：调查现有无人机集群协同作战技术的应用案例，了解实际问题和应对方法。
（3）数据采集：设计合适的实验方案并采集无人机集群协同作战的相关数据。
（4）数据分析：对采集到的数据进行整理、分析和总结，提取出有价值的信息。
（5）创新和发展：基于已有研究成果，提出新的观点和方法，探索无人机集群协同作战技术的新应用领域。
二、方案实施1. 文献综述通过收集和阅读相关文献，包括期刊论文、学位论文和专利等，对无人机集群协同作战技术的发展现状进行梳理和分析。
重点关注无人机集群协同作战的理论基础、关键技术和应用案例，以及技术发展趋势和未来挑战。
2. 案例分析选择几个典型的无人机集群协同作战案例，对其进行深入调研和分析。
重点关注实际问题和应对方法，了解无人机集群协同作战技术在实际环境中的应用情况和效果。
从中总结出成功的经验和可以改进的问题，为进一步的研究提供参考。
3. 数据采集设计合适的实验方案，采用现有的无人机集群协同作战技术进行实验，并采集相关数据。
可以通过模拟实验、仿真实验或实际飞行实验来获取数据。
关键数据包括无人机的飞行轨迹、通信协议、传感器数据等。
4. 数据分析对采集到的数据进行整理、分析和总结。
使用统计学分析方法和数据挖掘技术，提取出数据中的有价值信息。
《2024年基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》范文
《基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的飞速发展，无人机技术已广泛应用于军事、民用等领域。
为了提升无人机集群的协同作战能力，本文提出了一种基于群体智能的无人机集群协同对抗系统设计与实现方案。
该系统利用先进的算法和群体智能技术，实现了无人机集群的高效协同和对抗能力，为军事和民用领域提供了强有力的技术支持。
二、系统设计1. 总体架构设计本系统采用分布式架构，由多个无人机节点组成集群。
每个无人机节点均具备自主决策和执行能力，通过无线通信与其它节点进行信息交互。
系统设计包括感知层、决策层和执行层。
感知层负责获取环境信息，决策层根据感知信息制定协同策略，执行层则负责将策略转化为无人机的实际动作。
2. 感知层设计感知层采用多种传感器，包括雷达、摄像头、红外线等，实现对战场环境的全面感知。
传感器将采集到的数据传输至数据处理模块，进行数据融合和预处理，为决策层提供准确的环境信息。
3. 决策层设计决策层采用基于群体智能的算法，包括蚁群算法、粒子群算法等。
这些算法通过模拟自然界的群体行为，实现无人机集群的协同决策。
决策层根据感知层提供的信息，制定出最优的协同策略，并下发至执行层。
4. 执行层设计执行层负责将决策层的策略转化为无人机的实际动作。
通过控制无人机的飞行轨迹、姿态和武器系统等，实现对目标的精确打击。
同时，执行层还能根据实时反馈的信息进行动态调整，保证无人机集群的协同作战能力。
三、关键技术实现1. 无线通信技术无人机集群之间通过无线通信进行信息交互。
为了保证信息的实时性和准确性，本系统采用先进的无线通信技术，包括5G 通信、Wi-Fi等。
同时，为了保障通信安全，还采用了加密技术和抗干扰技术。
2. 群体智能算法本系统采用多种群体智能算法，包括蚁群算法、粒子群算法等。
这些算法通过模拟自然界的群体行为，实现无人机集群的协同决策。
在算法实现过程中，充分考虑了实时性和准确性要求，保证了系统的性能和稳定性。
海上小型无人机集群的反制装备需求与应对之策研究
海上小型无人机集群的反制装备需求与应对之策研究柳强１ꎬ２㊀何明１(１.陆军工程大学指挥控制工程学院ꎬ江苏南京２１０００７ꎻ２.海军指挥学院ꎬ江苏南京２１００００)摘㊀要:为提高海上应对小型无人机集群的响应处置能力ꎬ首次将小型无人机集群作为新型空中威胁对象进行分析ꎬ研究其在海战场环境下的作战模式㊁组织运用方式以及战技术性能ꎬ探究其遂行完成既定任务对我海上作战行动所产生的不利影响ꎮ运用定性与定量分析相结合的方法ꎬ对现有的舰载探测系统㊁交战系统在未来反集群作战的能力现状进行分析ꎬ并从预警探测㊁通信干扰㊁伪装欺骗和毁伤拦截四个方面提出反制装备建设需求ꎮ结合海战场环境与海上兵力运用的特点ꎬ从作战指挥体系㊁预警侦察体系和反制拦截体系构建三个方面积极寻找应对之策ꎮ采用离散事件仿真方法对 宙斯盾 舰反集群作战过程进行动态模拟ꎬ通过仿真实验ꎬ分析和讨论了舰载探测跟踪性能㊁毁伤拦截性能等因素对集群突防能力的影响ꎬ并指出建立梯次纵深的预警探测区和火力拦截区具有一定的必要性ꎮ关键词:集群ꎻ小型无人机集群ꎻ反制装备ꎻ反集群作战中图分类号:Ｖ２７９ꎻＥ９１７文献标志码:Ａ文章编号:１６７２－８２１１(２０１９)０４－００５９－０７１㊀引言近年来ꎬ集群概念逐步推广到军事作战领域ꎮ早在２０１４年ꎬ美军就利用这一概念先后启动了小精灵(Ｇｒｅｍｌｉｎｓ)㊁山鹑(Ｐｅｒｄｉｘ)㊁低成本无人机集群技术(ＬＯＣＵＳＴ)㊁进攻性蜂群赋能技术(ＯＦＦＳＥＴ)等多个无人机集群项目ꎬ各项目在功能上互补㊁各有侧重ꎬ标志着美军的集群作战技术已正式从理论研究转入研发阶段[１－３]ꎮ作为一门新型技术ꎬ无人机集群无疑是一把利刃 ꎬ对防御方构成新的空中威胁ꎮ为此ꎬ一些反无人机的技术与装备也应运而生ꎮ根据２０１８年２月美国巴德学院无人机研究中心发布的一份研究报告称[４]ꎬ国外已有超过２３０种系统用于反无人机的探测与拦截ꎬ其中８８种专门用于探测无人机ꎬ８０种专门用于拦截无人机ꎬ而另外６７种则集探测和拦截无人机功能于一身ꎬ这些系统的特点是采用电子压制技术对无人机实施电子软杀伤ꎮ值得注意的是ꎬ当来袭的小型无人机比较多(数十架甚至上百架)ꎬ且采用无线组网方式形成小型无人机集群时ꎬ上述提到的反无人机系统很可能无法抵消集群在数量上的优势ꎬ呈现饱和状态ꎬ从而导致反制措施无效ꎮ在应对无人机集群这类新型威胁时ꎬ一方面是要提高单个反制装备的探测性能与拦截能力ꎬ另一方面是要采用科学㊁合理的分散部署方式来解决单一反制装备抗饱和能力不足的问题ꎮ同时ꎬ与陆上反制小型无人机集群的情况相比ꎬ海上应对小型无人机集群威胁的形势更为严峻:①反制装备部署方式受到限制ꎬ无法在战场前沿和纵深采用固定站的方式进行超前部署ꎻ②海洋水文气象环收稿日期:２０１９－０４－３０ꎻ修回日期:２０１９－０８－２３基金项目:国家重点研发计划(２０１８ＹＦＣ０８０６９００㊁２０１６ＹＦＣ０８００６０６㊁２０１６ＹＦＣ０８００３１０)ꎻ江苏省自然科学基金(ＢＫ２０１６１４６９)ꎻ江苏省重点研发计划(ＢＥ２０１６９０４㊁ＢＥ２０１７６１６㊁ＢＥ２０１８７５４)作者简介:柳强(１９８３ )ꎬ男ꎬ讲师ꎬ博士研究生ꎬ主要研究方向为指挥控制系统工程ꎻ何明(１９７８ )ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士ꎬ博士生导师ꎬ主要研究方向为指挥控制理论与技术ꎮ２０１９年１２月军事运筹与系统工程Ｄｅｃ.２０１９第３３卷第４期ＭｉｌｉｔａｒｙＯｐｅｒａｔｉｏｎｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ.３３Ｎｏ.４境复杂多变ꎬ反制装备的探测性能㊁指挥通信链路以及反制手段的使用均会受到影响ꎻ③海上作战舰艇留给反制装备部署的软硬件环境空间有限ꎬ极有可能要考虑拦截武器数量上限㊁电子压制实施过程中的电磁兼容等问题ꎬ这将导致反制装备的效能无法得到充分发挥ꎮ目前ꎬ国内外关于海上反制小型无人机集群的研究尚不多见ꎮ为提高海上应对小型无人机集群威胁的处置能力ꎬ本文根据小型无人机集群的系统组成㊁技战术性能㊁兵力编组与战术运用特点ꎬ探究其对我未来海上防空作战行动的影响ꎬ对海上反制小型无人机集群的装备能力现状与差距进行定性分析ꎬ提出相应的反制装备能力需求ꎬ并从作战指挥体系㊁预警侦察体系和反制拦截体系构建三个方面积极寻找海上反集群作战应对之策ꎮ最后ꎬ以美国最先进的 宙斯盾 舰为例ꎬ采用离散事件仿真方法模拟水面舰艇反制小型无人机集群的动态过程ꎬ通过对比不同的反制装备性能改进方案来定量分析当前水面舰艇反集群作战的能力ꎬ为未来海上反制小型无人机集群的装备研制与建设提供决策建议ꎮ２㊀小型无人机集群对海上作战行动的影响２.１㊀小型无人机集群近年来ꎬ随着小型化㊁智能化技术的不断发展ꎬ小型无人机日趋成熟ꎬ在战术组织运用的形式上ꎬ更多地采用网络化集群作战的新模式ꎬ由此产生了小型无人机集群ꎮ在系统组成上ꎬ小型无人机集群一般由三部分组成ꎬ即无人机集群子系统㊁集群发射/回收子系统以及集群指挥控制子系统ꎮ其中ꎬ无人机集群子系统是由一群同构或异构的小型无人机组成ꎬ每个无人机都能利用自身搭载的侦察/成像载荷或电子战载荷感知战场环境ꎬ通过集群内部数据链彼此交互所感知的战场环境信息ꎬ遂行完成多样化军事任务ꎻ而集群发射/回收子系统则会部署在大型作战平台上(如空中运输机㊁集装车辆)ꎬ并采用空中发射㊁空中抛射㊁管式发射等形式将小型无人机集群投放到指定作战空域ꎻ对于集群指挥控制子系统ꎬ则采用 人在回路上 的控制模式ꎬ即无人系统集群在交互回路中接收人下达的任务指令ꎬ自主完成任务ꎻ人只是在交互回路中监视与预测集群系统的运行状态与任务执行情况ꎬ必要时可对集群进行干预[５－７]ꎮ但这并不代表小型无人机集群可以完全脱离人的控制ꎮ对于携带致命武器的小型无人机集群来说ꎬ出于法律和道德层面的考虑ꎬ其控制方式也会严格限定为远程遥控方式ꎬ如 扣扳机 的动作指令仍然需要由人来下达ꎮ为此ꎬ未来的小型无人机集群的作战模式将是如图１所示的有人无人协同作战模式ꎬ集群的指挥控制子系统部署在发射/回收集群的大型运载平台上ꎬ或者部署在与集群一同前出执行任务的有人战斗机上ꎮ图１㊀有人—无人协同作战模式概念图２.２㊀战术运用模式及其影响小型无人机集群可依托自身平台搭载的各类小型任务载荷担负情报侦察与战场监视㊁空中电子表１㊀美军典型集群无人机平台及技战术性能表型号重量(ｋｇ)最大飞行速度(ｍ/ｓ)最大飞行高度(ｍ)续航时间(ｈ)任务载荷造价(万美元)用途灰山鹑(Ｐｅｒｄｉｘ)０.４５４０ɤ１００００.３射频不详ＩＳＲ电子打击郊狼(Ｃｏｙｏｔｅ)５.９３０６０９４１.５光电/红外１.５ＩＳＲ电子打击小精灵(Ｇｒｅｍｌｉｎｓ)３２０２３８~２７２９０００１~３雷达㊁射频光电/红外ɤ６０ＩＳＲ电子打击«军事运筹与系统工程»㊀２０１９年第４期压制与欺骗㊁自杀式饱和攻击等具体任务ꎬ表１列举了美军遂行完成上述特定任务的典型集群无人机平台以及其战技术性能[８－１１]ꎮ在战术运用模式上ꎬ可将一定数量的小型无人机编组为具有特定作战用途的小型无人机侦察群㊁小型无人机佯动群㊁小型无人机攻击群或小型无人机察打群ꎬ从而参与海上进攻作战行动ꎮ２.２.１㊀情报侦察与战场监视利用前视红外仪㊁电视摄像机㊁电子侦察设备ꎬ小型无人机集群可对指定海域进行实时的空中协同侦察㊁监视ꎬ全面掌握敌方海上目标的兵力部署与作战行动情况ꎮ一般情况下ꎬ具备光学/红外侦察能力或电子侦察能力的无人机既可以独立编组为一个同构的小型集群ꎬ也可以与彼此具备不同侦察能力的无人机混合编组为一个异构的小型集群ꎮ这些集群各有优势ꎬ具备光学/红外侦察能力的小型同构集群可以在敌方采用电磁静默措施后继续对其实施抵近式侦察和监视ꎬ相比之下ꎬ具备电子侦察能力的小型同构集群可以在更远距离对敌方辐射源进行侦察定位ꎻ而异构集群则充分发挥了前两类同构集群的各自优势ꎬ将电子信号情报与图像情报作为查明敌方目标的相互印证手段ꎮ由于小型无人机集群采用静默方式执行情报侦察与战场监视任务ꎬ加上小型无人机平台轻小ꎬ雷达散射截面积较小ꎬ具有较强的渗透性ꎬ这对于应对传统空中威胁的海上防空作战体系而言ꎬ进一步弱化了其预警侦察能力ꎮ而预警侦察是防空体系得到正常运转的重要前提ꎬ失去了预警侦察能力ꎬ整个海上防空作战行动将陷入被动ꎮ２.２.２㊀空中电子压制与欺骗若具备电子侦察能力的小型无人机集群在飞行平台上搭载了小型武器载荷ꎬ则进一步升级为压制或摧毁敌海上防空火力单元的理想武器ꎮ一方面ꎬ此类集群可利用电子侦察设备截获敌辐射源辐射的电磁信号ꎬ随后进行定位㊁摧毁ꎻ另一方面ꎬ若敌方为躲避集群侦收其辐射源信号而被迫采取电磁静默措施ꎬ使得集群达到了压制敌方防空系统的效果ꎬ为后续突击兵力采取攻击行动开辟空中走廊ꎮ此外ꎬ携带电子欺骗设备的小型无人机集群可以模拟有人战斗机机载雷达信号ꎬ或转发敌方雷达回波信号ꎬ引诱舰载火控雷达开机ꎬ吸引敌方防空火力ꎬ查明敌方海上防空力量部署与编成情况ꎬ为后续突击兵力采取攻击行动提供实时战场情报信息ꎮ小型无人机集群的空中电子压制能力和欺骗能力将导致海上防空体系作战效能进一步降低ꎮ火控雷达是海上组织防空火力打击行动的关键组成部分ꎬ一旦采取电磁静默措施ꎬ防御方将完全陷入被动挨打的境地ꎮ同时ꎬ小型无人机集群内部可能含有具备红外侦察能力的无人机ꎬ可以无视防御方采取的电磁静默措施ꎬ采用红外寻的攻击方式ꎬ致使防御方海上防空武器生存更为困难ꎮ２.２.３㊀自杀式饱和攻击由于小型无人机集群所采用的作战平台造价成本低廉ꎬ是采用非对称方式攻击海上高价值目标(如航母)的理想作战应用模式ꎮ小型无人机集群可按照多方向㊁多批次方式进入敌方防空作战体系ꎬ对高价值目标实施自杀式饱和攻击ꎮ同时ꎬ小型无人机集群在对敌方海上目标实施首次突击后ꎬ可利用小型无人机集群携带的侦察/成像载荷照射目标ꎬ实时评估战损情况ꎬ以确定是否组织多轮突击行动ꎬ直至目标瘫痪或完全被摧毁ꎮ小型无人机集群采用 以多打少 的对抗形式攻击海上重要目标ꎬ在数量上呈压倒性优势ꎬ这使得防御方的预警探测系统和防空火力系统在短时间内饱和ꎮ防御方需要将有限的防空系统(探测系统与武器系统)分散到多个方向㊁多个批次的来袭目标上ꎬ受武器装备性能影响ꎬ可能存在探测盲区或射击死区ꎬ防空武器的指挥控制难度进一步增加ꎬ难以招架规模较大的小型无人机集群ꎮ３㊀海上小型无人机集群作战的反制装备需求分析３.１㊀反制装备能力现状目前ꎬ海上水面舰艇反制小型无人机集群的能力不容乐观ꎮ在探测跟踪能力方面ꎬ水面舰艇并没有列装用于探测小型无人机这类 低慢小 目标的专门设备ꎬ与反舰导弹或战斗机等常规空中威胁目标相比ꎬ若沿用传统的舰载搜索雷达或舰载光电探测系统ꎬ其对 低慢小 目标的发现距离相对较短ꎬ一般不会超过１０ｋｍꎬ海上舰艇编队无法达成区域协同防空作战的条件ꎬ致使整个海上编队的一体化防空作战能力弱化为单舰防空作战能力ꎮ同时ꎬ探测能力不足也会进一步弱化海上编队对小型无人海上小型无人机集群的反制装备需求与应对之策研究机集群威胁的早期预警能力ꎬ造成后续防空拦截系统组织反制措施的时间减少ꎮ在反制拦截方面ꎬ舰艇中程㊁近程防空武器并不是拦截小型无人机集群的理想武器ꎮ一是中程舰空导弹虽然具备精确打击能力ꎬ但相对于低成本㊁可消耗的小型无人机来说ꎬ无异于 大炮打蚊子 ꎬ效费比低ꎻ二是近防武器系统(如密集阵)和小型舰载武器(如舰炮)有效作用距离较短ꎬ命中率低ꎬ在单舰抗击小型无人机集群的情况下ꎬ极容易让防空火力通道饱和ꎮ通过上述分析ꎬ探测跟踪系统对 低慢小 目标的早期发现能力仍然是海上能否在反集群作战中取得成功的关键ꎬ这也是防御方能否积极采取反制措施㊁合理配置反制作战资源的先决条件ꎮ３.２㊀反制装备能力需求为此ꎬ我们将重点从探测跟踪㊁电子干扰㊁伪装欺骗和毁伤拦截四个方面来探讨未来海上反集群作战装备的能力需求ꎮ(１)探测跟踪能力ꎮ应积极研制固态多普勒㊁超材料电子扫描等新体制舰载雷达[１２ꎬ１３]ꎬ采用特殊的探测与跟踪算法ꎬ抑制海杂波ꎬ分离海面与空中目标ꎮ同时ꎬ在探测跟踪系统设计中ꎬ强化多源/多模信息融合能力ꎬ尽可能将雷达㊁光电传感器㊁红外传感器和无线电侦察传感器组合起来ꎬ形成信息情报相互印证手段ꎬ对 低慢小 目标的频率特征㊁电磁特征㊁图像特征进行综合识别ꎬ从而实现对小型无人机集群的持续探测与跟踪ꎬ为后期反制阶段留有足够的应急响应时间ꎮ(２)通信干扰能力ꎮ小型无人机集群无论是进行图像/信号情报的信息融合ꎬ还是用于协调群体飞行的蜂拥控制ꎬ都离不开数据链的支持ꎮ同时ꎬ小型无人机集群还要通过数据链与有人控制站㊁有人战斗机群保持无线电通信联系ꎬ从而达到有人/无人协同作战的目的ꎬ这说明小型无人机集群对通信资源严重依赖ꎮ应重视具备强大通信干扰能力的装备建设ꎬ对敌方集群内部㊁集群之间以及集群与有人作战平台之间通联的数据链实施通信压制ꎬ从而降低甚至丧失其协同作战能力ꎮ(３)伪装欺骗能力ꎮ对于攻击方而言ꎬ一般会利用外部手段(如天基探测系统)对海面大型目标概略定位后ꎬ再通过小型无人机集群遂行实时侦察任务ꎮ而这种实时侦察任务需要借助于集群平台搭载的侦察/成像载荷或电子侦察载荷完成ꎬ而电子侦察载荷相比侦察/成像载荷ꎬ能在更远的距离上获取海上情报ꎬ但这给防御方采用电子伪装欺骗技术提供了可乘之机ꎮ例如ꎬ依托具备伪装欺骗能力的多艘无人艇主动辐射舰载对空搜索雷达或火控雷达信号来构建 电子欺骗陷阱 ꎬ引诱敌方小型无人机集群进入防御方的防空火力打击范围ꎬ对其实施围歼ꎮ(４)毁伤拦截能力ꎮ小型无人机集群采用低成本的非对称方式突击海上目标ꎬ而防御方除了使用传统火力毁伤武器作为反制集群的补充手段外ꎬ还应积极寻求性价比更高的㊁具备精确打击或者面杀伤能力的武器ꎬ如微型导弹或集束弹药[１４ꎬ１５]ꎮ其中ꎬ微型导弹是一种体积小㊁成本低㊁精度高的精确制导武器ꎬ一般采用可见光成像制导方式ꎬ具有 发射后不管 的使用特点ꎬ是打击 低慢小 目标的理想武器ꎻ而集束弹药是一种具备面杀伤能力的武器ꎬ拥有瞬时火力密集㊁覆盖面积广㊁毁伤效能大等特点ꎬ非常适合毁伤和拦截敌方空中集群目标ꎮ目前ꎬ美国海军研究生院Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ研究团队也在致力于研究一款拦网式舰射集束导弹ꎬ极有可能在不久的将来列装舰艇部队使用[１６ꎬ１７]ꎮ４㊀未来海上小型无人机集群应对策略小型无人机集群作为改变战争游戏规则的颠覆性装备ꎬ在未来必然成为我海上难以应对的新型空中威胁ꎬ但并不表示在未来的防空作战中我们将毫无作为㊁束手就擒ꎬ应坚持以 体系破击战 的作战思想为指导ꎬ对抗对我实施海上打击行动的空中无人作战力量ꎬ建立科学㊁合理㊁高效的海上反集群作战指挥体系ꎬ完善和健全我海上反集群作战的预警侦察体系和反制拦截体系ꎮ４.１㊀建立一体化、扁平化的反集群作战指挥体系未来海战场情况变化快ꎬ决策时间短ꎬ实时性要求高ꎬ同时海上各兵力兵器的指挥与控制都需依赖信息化程度较高的各类电子信息系统ꎬ指挥与协同较为复杂ꎬ需要按照海上作战体系结构建立科学㊁合理㊁高效的反集群作战指挥体系ꎬ以适应新情况ꎮ①坚持按级指挥与越级指挥相结合ꎮ通过简化指挥层次ꎬ缩短指挥流程ꎬ建立一种扁平化的指挥结构ꎬ以减少因决策延误或指挥失效所导致的不良恶果ꎻ②重视电子战指挥体系的建立ꎮ未来海上«军事运筹与系统工程»㊀２０１９年第４期作战将大量使用电子战飞机㊁电子对抗无人机㊁舰载综合电子战系统ꎬ所采取的各类电子战行动将贯穿其始终ꎬ若能借助先进的现代化手段指挥和控制各类电子战系统ꎬ将有力提高我海上反集群作战的电磁态势感知能力㊁电子对抗情报信息处理能力以及电子战指挥控制引导能力ꎮ４.２㊀建立全方位㊁多层次的反集群预警侦察体系小型无人机集群与传统的海上突击兵力不同ꎬ具有低可探测性ꎬ渗透效果好ꎬ必然会对我重点防护的高价值目标实施 以多打少 的饱和攻击ꎮ为此ꎬ亟须建立具有多层防御㊁综合立体的反集群预警侦察体系ꎮ首先ꎬ由于小型无人机集群现阶段仍然采用有人 无人协同作战模式ꎬ海战场环境中必然存在投放大量无人机的空中运输平台或者指挥集群作战的有人战斗机群ꎬ与 低慢小 目标相比ꎬ这些敌方目标雷达或红外特征明显ꎬ易于发现ꎬ目标价值同样重要ꎬ应立足现有预警侦察装备ꎬ加强对有人作战平台的早期预警ꎬ从而因势利导为后续反制作战行动提供有价值的信息情报ꎮ其次ꎬ应着手考虑在防空作战的中远区前出无人巡逻警戒兵力ꎬ综合运用雷达㊁光电/红外设备以及被动电子侦察设备查明周边海空域情况ꎬ一旦发现集群目标ꎬ立即发出预警信息ꎮ４.３㊀建立综合化㊁专业化的反集群反制拦截体系虽然小型无人机集群凭借数量上的优势ꎬ通过多点㊁多次㊁快速打击ꎬ致使防御方预警探测传感器和拦截武器系统在短时间内饱和ꎬ达成了小火力实现对时敏目标(如航母)的精确打击ꎬ起到了 四两拨千斤 的非对称作战效果ꎮ但小型无人机集群对通信网络和ＧＰＳ导航系统的高度依赖却成为其难以躲避的技术软肋ꎮ因此ꎬ我们应运用 非对称作战 思维ꎬ重点从软对抗和硬对抗两个方面加强小型无人机集群对抗装备的建设ꎮ一是在软对抗方面ꎬ大力发展舰载电子战飞机㊁舰载电子对抗无人机ꎬ提升对小型无人机集群导航控制系统与数据链通信系统实施压制干扰的作战能力ꎮ二是在硬对抗方面ꎬ积极研发新型面杀伤集群拦截系统ꎬ以应对在拒止环境(通信和ＧＰＳ受到干扰的环境)下仍能工作的小型无人机集群ꎮ同时ꎬ坚持 软硬抗击一体㊁点面杀伤结合 的思路ꎬ利用预警侦察体系获取的精确集群目标信息ꎬ判断来袭目标的攻击意图ꎬ依托一体化防空作战网络组织反制武器拦截集群目标ꎬ从而达到保护高价值目标的目的ꎮ５㊀仿真与分析５.１㊀仿真设置本文运用ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ７.０仿真软件对水面舰艇反制小型无人机集群这一动态过程进行模拟ꎮ在对抗过程中ꎬ假定小型无人机集群以低空匀速方式飞行ꎬ按照一定到达速率(默认为３架/ｓ)进入海上舰艇目标的探测与毁伤拦截区ꎬ而舰艇目标则保持静止不动ꎬ并利用舰载探测系统对周边海空域进行监视预警ꎬ当发现小型无人机威胁时ꎬ立即通过舰载交战系统对其实施毁伤拦截ꎮ因舰载交战系统一般由多个近程防空武器组成ꎬ可同时对多个来袭的小型无人机实施火力拦截ꎬ故可将该交战过程抽象为Ｍ/Ｍ/ｋ排队系统ꎮ利用ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ７.０仿真软件中自带的离散事件仿真功能模块建立小型无人机空袭流生成模型㊁预警探测模型和火力拦截模型ꎮ在建模过程中ꎬ结合未来海上反制装备的能力需求ꎬ考虑模型参数对舰艇反集群作战能力的影响ꎮ例如ꎬ增大探测距离㊁火力杀伤距离以及杀伤概率间接反映出反制装备探测跟踪能力和火力拦截能力的提升ꎻ而反制表２㊀美国 宙斯盾 舰反无人机装备性能对照表装备型号装备性能探测系统(ＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ)ＡＮ/ＳＰＹ－１Ｄ(Ｖ)ＡＮ/ＳＰＳ－６７ＥＯＳＳ０ ２５０ｍꎬ探测概率为０.６２５１ ５００ｍꎬ探测概率为０.５５０１ １０００ｍꎬ探测概率为０.４交战系统(ＥｎｇａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍｓ)ＭＫ－３８(ｘ２)Ｍ２ＨＢ(ｘ４)０ ２５０ｍꎬ杀伤概率０.１ꎬ射击周期０.６ｓ２５１ ５００ｍꎬ杀伤概率０.１５ꎬ射击周期０.６ｓＣＩＷＳ(ｘ２)２５１ ５００ｍꎬ杀伤概率０.３ꎬ射击周期１.２５ｓ５００ ７５０ｍꎬ杀伤概率０.２ꎬ射击周期１.２５ｓ海上小型无人机集群的反制装备需求与应对之策研究表３㊀仿真评估方案序号仿真模型参数备注方案１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀以 宙斯盾 舰现有的装备性能进行评估方案２ＣＩＷＳ的火力杀伤距离增大至１ｋｍꎬ其他参数不变将舰载探测系统与交战系统的有效工作时段衔接起来方案３舰载探测系统的探测距离增大至原来的１.５倍ꎬＣＩＷＳ的火力杀伤距离增大至原来的２倍ꎬ其他参数不变考察探测跟踪能力和火力拦截能力对舰艇反集群作战能力的影响方案４小型无人机集群的到达速率增大为６架/ｓꎬ其他参数不变间接考察通信干扰能力和伪装欺骗能力对舰艇反集群作战能力的影响方案５在方案３的基础上ꎬ将交战系统的杀伤概率都增大至原来的１.５倍ꎬ其他参数不变考察精确打击能力对舰艇反集群作战能力的影响装备通信干扰能力和伪装欺骗能力的提升则间接引起小型无人机到达舰艇探测与火力攻击区的速率增大ꎮ同时ꎬ仿真中还要考虑小型无人机的数量和飞行速度对集群突防能力的影响ꎮ(ａ)(ｂ)(ｃ)图２㊀小型无人机集群突防单个 宙斯盾 舰的仿真结果为此ꎬ本文以美国最先进的 宙斯盾 舰为例ꎬ将其舰载探测系统与交战系统作为对抗小型无人机集群的反制装备ꎬ以表２提供的装备性能参数作为蓝本[１８ꎬ１９]ꎬ给出的仿真评估方案见表３ꎮ５.２㊀仿真分析根据给定的仿真参数与评估方案ꎬ共模拟水面舰艇反制小型无人机集群过程６０００次ꎬ得到如图２所示的仿真结果ꎮ由图２可知ꎬ方案３㊁方案５与其他评估方案相比ꎬ无论是低速飞行(３０ｍ/ｓ)的小规模无人机集群ꎬ还是快速飞行(ȡ７０ｍ/ｓ)的大规模无人机集群ꎬ都能在一定程度上降低小型无人机集群的突防率ꎬ这说明提高反制装备的探测跟踪能力可以尽早发现小型无人机ꎬ而提高反制装备的毁伤拦截能力(包括有效杀伤距离和杀伤概率)可以在提早发现小型无人机的前提下有更大的概率毁伤拦截小型无人机ꎮ同样ꎬ对于方案２ꎬ将舰载探测系统与交战系统的有效工作时段衔接起来也是必要的ꎬ这样可避免小型无人机集群在海上防空行动中出现 真空期 ꎬ增加反制方毁伤打击小型无人机的次数ꎬ从而降低集群成功突防的可能性ꎮ在仿真过程中ꎬ我们只是通过减小无人机集群的到达速率来间接考察通信干扰能力和伪装欺骗能力对集群突防能力的影响ꎬ其效果并不理想ꎬ但在实际的作战过程中ꎬ对小型无人机集群实施有效的通信干扰和伪装欺骗ꎬ一般会使规模较大的无人机集群演变成多个规模较小的无人机集群ꎬ大大降低其在数量上的非对称优势ꎬ从而减小反制方的防空压力ꎮ值得注意的是ꎬ对于快速飞行(ȡ７０ｍ/ｓ)的大规模无人机集群来说ꎬ仅仅单纯提高反制装备的探测跟踪能力与毁伤拦截能力是远远不够的ꎬ主要是由于在数量上呈现压倒性优势的无人机集群可使反制方的探测系统与武器交战系统瞬间饱和ꎬ故需«军事运筹与系统工程»㊀２０１９年第４期。
《2024年基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》范文
《基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》篇一一、引言随着无人机技术的飞速发展，无人机集群在军事、民用等多个领域展现出强大的应用潜力。
基于群体智能的无人机集群协同对抗系统，利用多无人机间的协同与对抗能力，可以有效地提升作战效能和智能化水平。
本文将详细阐述基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 总体架构设计本系统采用分层设计思想，整体架构包括感知层、决策层、执行层和通信层。
感知层负责获取环境信息；决策层根据感知信息制定协同策略；执行层负责控制无人机的行为；通信层保障各层级之间的信息传输。
2. 群体智能算法设计群体智能算法是本系统的核心，采用基于蚁群算法和粒子群算法的混合算法。
蚁群算法用于无人机间的信息交互和协同决策，粒子群算法用于优化协同策略。
通过混合算法，实现无人机集群的智能协同与对抗。
3. 协同对抗策略设计协同对抗策略包括侦察、攻击、防御等多个方面。
通过分析敌方目标的特点和行动规律，制定相应的协同策略，实现多无人机间的协同作战。
三、系统实现1. 硬件平台搭建硬件平台包括无人机、传感器、控制器等。
无人机采用高性能飞行控制模块和通信模块，传感器用于获取环境信息，控制器负责控制无人机的行为。
2. 软件系统开发软件系统包括感知模块、决策模块、执行模块和通信模块。
感知模块负责获取环境信息，决策模块根据感知信息制定协同策略，执行模块控制无人机的行为，通信模块保障各模块之间的信息传输。
3. 群体智能算法实现采用混合算法实现群体智能，通过仿真实验验证算法的有效性和可行性。
在仿真环境中，多无人机根据算法进行协同决策和行为调整，实现对抗目标的高效侦察和攻击。
四、实验与结果分析1. 实验设置在仿真环境中设置不同场景和敌方目标，对系统进行实验验证。
比较不同算法和策略下的系统性能，分析协同作战的优点和局限性。
2. 结果分析通过实验数据和分析结果，评估系统的性能和效果。
结果表明，基于群体智能的无人机集群协同对抗系统能够有效地提高作战效能和智能化水平，实现多无人机间的协同侦察、攻击和防御。
基于机器学习的无人机航迹规划与集群控制研究
基于机器学习的无人机航迹规划与集群控制研究摘要：无人机技术的发展为航空领域带来了革命性的变化，然而，实现无人机的有效航迹规划和集群控制仍然存在挑战。
本文基于机器学习的方法，探讨了无人机航迹规划和集群控制的研究。
1. 引言随着无人机的广泛应用，如物流、农业监测、环境监测等领域，无人机的航迹规划和集群控制成为关注的热点。
为了提高无人机的飞行效率和安全性，需要采用先进的航迹规划和集群控制算法。
机器学习作为一种强大的工具，可以通过训练数据，使无人机能够自动学习和优化航迹规划和集群控制策略。
2. 无人机航迹规划研究无人机航迹规划的目标是确定最佳的飞行路径，以使无人机能够高效地完成任务，并避免障碍物。
传统的航迹规划方法主要基于经验法则和数学优化模型，但这些方法在复杂环境下表现不佳。
基于机器学习的无人机航迹规划方法能够通过学习大量的飞行数据，自动调整航迹规划策略。
该方法将无人机的历史飞行数据作为输入，训练机器学习模型，以生成最佳航迹规划策略。
3. 无人机集群控制研究无人机集群控制是指多个无人机协同工作完成任务的控制策略。
常见的无人机集群控制方法包括层次控制和分布式控制。
然而，这些方法对集群规模和环境变化较为敏感，缺乏自适应性。
基于机器学习的无人机集群控制方法能够通过学习无人机的运动模式和环境特征，智能地调整控制策略。
这些方法将无人机的传感器数据和飞行状态作为输入，通过训练机器学习模型，实现集群内无人机之间的协同控制。
4. 机器学习算法在无人机航迹规划和集群控制中的应用在无人机航迹规划和集群控制的研究中，机器学习算法被广泛应用。
其中，监督学习算法如神经网络、决策树和支持向量机可以根据无人机的输入特征和输出行为进行训练。
无监督学习算法如聚类分析和自组织映射可以用于无人机集群控制中的任务分配和路径规划。
强化学习算法如Q学习和深度强化学习可以用于无人机集群的智能控制。
5. 挑战和展望尽管基于机器学习的无人机航迹规划和集群控制研究取得了一定的进展，但仍面临一些挑战。
《2024年基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》范文
《基于群体智能的无人机集群协同对抗系统的设计与实现》篇一一、引言随着无人机技术的不断发展，其在军事、民用领域的应用愈发广泛。
尤其在面对复杂的作战环境，传统单机作战方式难以应对多变与大规模的攻击场景。
因此，基于群体智能的无人机集群协同对抗系统应运而生。
本文将详细阐述该系统的设计与实现过程，以期为相关研究与应用提供参考。
二、系统设计（一）系统架构系统采用分层设计的思想，由上至下分别为：决策层、控制层和执行层。
决策层负责处理外部环境信息和任务规划，制定集群作战策略；控制层负责将决策层的指令转化为对无人机的具体控制命令；执行层则由无人机集群组成，负责执行控制层的指令。
（二）关键技术1. 群体智能算法：利用蚁群算法、粒子群算法等群体智能算法，实现无人机集群的协同控制与任务分配。
2. 通信技术：采用多跳式通信方式，保证无人机集群在复杂环境中与控制中心的信息传递与反馈。
3. 导航与定位技术：利用高精度地图和GPS等手段，实现无人机集群的精确导航和定位。
三、功能模块设计（一）环境感知模块该模块通过搭载传感器等设备，实时获取外部环境信息，如敌方位置、战场环境等。
这些信息将作为决策层制定作战策略的重要依据。
（二）决策规划模块该模块根据环境感知模块提供的信息，结合作战需求，制定出合理的作战策略和任务规划。
同时，该模块还需考虑无人机的性能、能源等限制因素。
（三）控制执行模块该模块负责将决策规划模块的指令转化为对无人机的具体控制命令。
同时，还需对无人机的执行情况进行实时监控和反馈。
四、系统实现（一）硬件实现无人机集群采用高性价比的硬件配置，包括传感器、处理器、通信设备等。
其中，传感器用于获取外部环境信息，处理器负责数据处理和决策规划，通信设备则保证信息的实时传递与反馈。
（二）软件实现系统软件采用模块化设计思想，包括环境感知、决策规划、控制执行等模块。
在编程语言上，采用C++等高效编程语言，以保证系统的实时性和稳定性。
同时，为了方便后续的维护和升级，系统采用模块化、可扩展的设计思路。
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1 引言
20 世纪 90 年代末，美军率先提出了集群作战 的概念，也称为“蜂群作战”。集群来源于对自然界 中蚁群、蜂群、鸟群等生物群体行为的观察，这些生 物在群体中相互合作，完成复杂的工作 。 ［1~3］ 近几 年来，随着分布式控制、人工智能、大数据、通信网 络等前沿科技领域的突破创新，美国又率先开始研 究无人机集群作战的相关技术。
∗ 收稿日期：2017 年 12 月 5 日，修回日期：2018 年 1 月 20 日 基金项目：国家自然科学基金项目（编号：61703411）资助。 作者简介：韩光松，男，博士，工程师，研究方向：制导与控制、电磁兼容、多智能体网络。王忠，男，博士，讲师，研究方 向：最优控制、智能电网、多智能体网络。李萍，女，博士，高级工程师，研究方向：任务规划。
HAN Guangsong1，2 WANG Zhong3 LI Ping4 （1. Joint Operations College，National Defense University ，Shijiazhuang 050000）
（2. No. 96823 Troops of PLA，Kunming 650219） （3. Engineering University of Rocket Force，Xi'an 710025）（4. No. 96656 Troops of PLA，Beijing
关键词 无人机；集群；反舰作战；反集群 中图分类号 TP29 DOI：10. 3969/j. issn. 1672-9730. 2018. 06. 001
Anti-Ship Combat of Unmanned Aerial Vehicle Swarm and Anti-Swarm Strategies
2 无人机集群发展现状
2.1 国外发展情况 2003 年伊拉克战争中，美军将不同型号的无
人机组成一个广域作战集群。“全球鹰”大型无人机 在高空执行战略侦察，“捕食者”、“先锋”、“猎人”、 “影子 200”等无人机在中空执行战役侦察或打击， “ 龙 眼 ”、“ 指 针 ”等 小 型 无 人 机 在 低 空 执 行 战 术 侦 察，通过战场网络将这些无人机互联形成一个全域 覆盖的侦察情报网络。
总第 288 期 2018 年第 6 期
舰船电子工程 Ship舰Ele船ctr电onic子En工gin程eering
Vol. 38 No. 6 1
无人机集群反舰作战与反集群对策研究∗
韩光松 1，2 王 忠 3 李 萍 4
（1. 国防大学联合作战学院 石家庄 050000）（2. 96823 部队 昆明 650219） （3. 火箭军工程大学 西安 710025）（4. 96656 部队 北京 102206）
102206）
Abstract The combat of unmanned aerial vehicle (UAV) swarm is the primary mode of air combat in the future. Firstly, this paper introduces the development status at home and abroad, characters and advantages of UAV swarm. Secondly, the application of UAV swarm in anti-ship combat is studied. On the one hand, the UAV swarm can provide target information for anti-ship ballistic missiles and reconnoiter the hitting effect. One the other hand, the UAV swarm can implement electronic jamming and attack on the warship formation, and shields anti-ship missiles and other weapons penetration. Finally, the possible anti-swarm strategies of war⁃ ship formation are pointed out, and the development direction for the combat of our UAV swarm is proposed.
战时，从陆地、舰艇或飞机等平台快速发射若 干个配备不同任务载荷的低成本无人机，这些无人 机相互通信构成集群，在指挥员监管下完成特定任 务，包括侦察监视、电子干扰、饱和攻击、应急通信、 诱饵等。采用先进计算机算法设计的无人机集群 可以与陆上、水面、水下无人系统协同运动，成为一 体化任务的一部分。
无人机集群作战具有快速、机动、密集等特点， 持续保持高压态势和进攻势头，使敌军防御系统迅
2
韩光松等：无人机集群反舰作战与反集群对策研究
总第 28Leabharlann 期速瘫痪，在最短时间内达成作战目的。无人机集群 作为一种“改变战争形态”的颠覆性技术，通过数量 提升能力、成本创造优势、集群替代机动的模式制 胜。模拟试验表明［4］，装有传感器和武器的 100 架 无人机集群可探测到 91%的敌军部队并摧毁了 63 个目标，而现有的火力单元只探测到 33%的敌军部 队，仅消灭了 11 个目标。试验充分展示了无人机 集群具有极高的作战效能，将在很大程度上改变未 来的作战模式。
摘 要 无人机集群作战是未来空战的主要模式，论文首先介绍无人机集群的国内外发展现状、特点及优势；然后，研 究无人机集群在反舰作战中的应用，一方面为反舰弹道导弹提供目标信息和毁伤评估，另一方面对舰艇编队实施电子干扰 与攻击，掩护反舰导弹等武器突防；最后，提出敌方舰艇编队可能采取的反集群作战策略，给我军无人机集群作战指明了发 展方向。