基于多Agent的编队对潜作战智能辅助决策系统研究

传统作战辅助决策系统很难满足现代海战的需要,基于多Agent的智能辅助决策系统是辅助决策系统新的发展方向。根据水面舰艇编队对潜作战特点,构建了基于多Agent的对潜作战智能辅助决策系统框架,分析了系统中各模块的功能,重点研究了基于案例推理的Agent推理技术在辅助决策系统中的应用。提出的智能辅助决策系统满足了现代海战对辅助决策系统的要求,具有一定的军事实用价值。     

考虑船位预测不确定性的船舶碰撞危险度计算方法

[目的]船舶碰撞是威胁智能船舶航行安全的主要因素。船舶碰撞危险度计算模型应及时发现船舶航行中潜在的碰撞风险,为智能船舶的自主避让决策提供依据。[方法]首先,根据船舶领域侵入程度与侵入时间等参数,分析基于领域的碰撞危险参数计算模型,将航行场景划分为单船会遇局面和本船与船舶群组的会遇局面,给出一种新的多船会遇情况下的碰撞危险参数计算模型;其次,基于维纳过程对船位预测不确定性进行建模,根据卡方分布获取船位预测不确定性椭圆;最后,给出考虑船位预测不确定性的碰撞危险参数计算方法。[结果]该计算模型能够考虑船位预测不确定性对船舶碰撞危险的影响。[结论]可以进一步保障智能船舶的海上航行安全。     

基于AIS通信的船舶避碰多Agent决策支持系统的设计与实现

多Agent系统(Multi-Agent System,MAS)是计算机科学中比较新的一个分支,主要研究在逻辑上或物理上分离的多个主体之间进行协调的智能行为,最终实现问题求解。本文鉴于对分布式船舶避碰决策系统的需求,提出以互利和缓解整体碰撞危险局面为目标的多Agent避碰决策系统。并通过建立模型的方法在VC平台上实现了该设计。     

舰艇编队一体化指挥决策方案生成模式

作为舰艇编队作战指挥辅助决策领域研究的理论基础,指挥决策方案生成模式的研究具有极其重要的意义.以舰艇编队一体化作战需求为牵引,建立舰艇编队一体化指挥决策方案生成的相关概念体系;在分析传统指挥决策方案生成模式不足的基础上,基于复杂系统建模理论与智能辅助决策技术,构建了能满足舰艇编队一体化指挥决策方案生成特殊需求的GM_ICDS,并给出了GM_ICDS处理编队复杂战术指挥决策问题的实时优化调控原理与结构,为有效克服传统指挥决策方案生成难以适应战场态势变化的不足,构建舰艇编队一体化研讨模式综合集成作战系统提供了技术支撑.     

一种基于MAS的水面舰艇CGF系统行为模型

以未来海战为背景，以建立基于多Agent的水面舰艇CGF系统为目标，概述CGF和行为建模的基本概念以及基于Agent的建模方法，提出探测、决策、机动、火力、电子战等五种Agent结构的概念，建立一个初步完整的多Agent水面舰艇CGF系统，最后对它的实现方式进行了描述。     

基于多Agent的反潜水面舰艇仿真平台模块化设计

为了满足仿真系统中智能兵力的智能性和反潜战军事领域仿真资源的可重用性要求,针对现代水面舰艇反潜作战特点和系统设计的新需求,结合模块化建模和多Agent建模2种方法,从宏观和微观角度对水面舰艇仿真平台进行了功能分析;划分了舰艇平台系统模块,建立了舰艇平台层次多Agent模型;利用XML技术在HLA基础上进行了水面舰艇平台的联邦成员设计,分析了联邦成员信息交互关系,完成了各种Agent的构造和决策设计。从而满足了系统仿真粒度的需求,提高了系统仿真平台模型资源可重用性、灵活性和可扩展性。     

基于船舶领域模型的船舶碰撞危险识别方法

为解决传统船舶碰撞危险识别算法对目标船运动参数考虑不全以及在各方位采取相同安全会遇距离(Safe Distance Approach,S_(DA))的缺陷,构建一种适用于动态复杂船舶领域模型的碰撞危险识别方法。选取KIJIMA船舶领域模型来界定船舶安全会遇范围,结合其几何形状,根据不同来船方位将其划分为4个区域;提出一种新的碰撞危险识别决策参数:相对运动航向上边界(φ_(r_Upper))和下边界(φ_(r_Lower)),并推导出适用于不同区域的危险识别参数计算方法,确定在目标船与本船安全会遇时应避免的相对运动航向区间,构建碰撞危险识别模型。通过设置8种不同的会遇场景进行仿真验证,结果表明:构建的方法能对目标船的碰撞危险进行有效识别,可为具备自主避碰能力的船舶智能航行系统研发提供技术参考。     

复杂水域船舶智能避碰专家系统设计

针对复杂水域船舶碰撞风险较高的问题,选取航速、航向、距离、能见度、风、浪、流等碰撞影响因素,设计碰撞危险度的计算方法,提出环境危险度的概念及计算方法;根据二者计算结果,构建神经网络样本,利用神经网络模型进行训练;基于Matlab设计复杂水域智能避碰专家系统。在对遇、追越、交叉相遇3种会遇局势下进行仿真验证,实验表明,该系统可以直接求解出碰撞危险度和环境危险度,将目标船和环境因素造成的碰撞危险区别对待,根据实际情况给出航行提示和建议。     

能见度不良时舰船避碰辅助决策方法

能见度不良是造成舰船碰撞事故发生的主要原因,为防止舰船碰撞,从转向与减速2个角度提出能见度不良时舰船避碰辅助决策方法。在能见度不良条件下,将目标舰船同其他舰船间的转向避碰问题定义为多目标函数优化问题,以同其他会遇舰船间的碰撞危险度充分下降、最大限度降低转向角度、目标舰船转向航行最少时间内恢复初始航向与航速为目标函数。能见度不良造成可视距离较小,在单独采用转向避碰决策无法有效实现避碰目的的情况下,需结合舰船变速避碰,以碰撞危险度与变速能量损失最小为目标函数,通过求解各目标函数,获取舰船转向幅度与降速决策信息。实验结果显示,当能见度不良时,舰船在不同会遇条件下均能够有效实现避碰目的。     

基于拟态物理学优化算法的船舶变速避碰决策

为能在狭窄水域多船会遇情况下快速给出安全有效的避碰决策,提出一种基于拟态物理学优化算法(Artificial Physics Optimization, APO)的船舶变速避碰决策方法。该方法利用APO算法的快速寻优能力,根据《国际海上避碰规则》对变速行动幅度的要求,限定算法中可行解的空间,考虑变速冲程和冲时对会遇的影响,提高最近会遇距离值的计算精度,建立基于碰撞危险度和变速能量损失的目标函数,迭代进化获得全局范围内最优的速度值,即船舶的决策速度。狭窄水域多船会遇案例的仿真结果表明:决策速度下船舶能够安全有效地避让各目标船舶,该决策方法可行且有效,能够为船舶驾驶人员提供避碰决策支持。     

分解协调法在船舶避碰决策中的研究

针对多船会遇的避碰决策情况,采用大系统理论的目标分解协调法将本船与多船之间的转向避碰幅度问题分解成多个独立的优化子问题,通过协调器求出本船转向避碰幅度的最优解。仿真结果表明,该方法不仅可以求解出多船会遇情况下本船的相对最优转向角,也为多船避碰智能决策系统提供参考。     

自主船舶与有人驾驶船舶动态博弈避碰决策

[目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上避碰规则》量化船舶会遇态势及碰撞危险,引入动态博弈理论,将存在碰撞危险的船舶个体建模为博弈中具有独立思想的参与者,并以船舶的航向改变量为博弈策略,在船舶安全性收益、社会性收益及经济性收益约束下求解船舶的最优行动序列,以及将船舶驾驶员风格的差异化引入仿真实验中以验证避碰决策的有效性。[结果]结果显示,所提方法能够在自主船舶与有人驾驶船舶混行场景下实现多船的安全会遇;各船在面对不同驾驶风格的目标船舶时均能类人地调整自身的行为策略,从而实现安全避让。[结论]所做研究可为自主船舶及有人驾驶船舶的避碰决策提供参考。     

基于多智能体的编队协同防空决策方案生成系统研究

高技术条件下的现代海战,协同防空已成为编队防空作战的一种主要模式.怎样根据战场态势,科学、快速地制定编队的协同防空决策方案,是编队作战指挥的一个难点.针对这一问题,构建了一个基于多智能体的编队协同防空决策方案生成系统.将编队协同防空决策过程中的主要决策单元抽象为情况判断智能体、任务管理智能体、舰艇决策智能体和编队决策智能体,通过各智能体之间的通信与协作,实现了编队协同防空决策方案的自动生成,为编队指挥员的防空作战指挥提供了科学的辅助决策支持.     

舰艇编队智能防空决策模型研究

海上战机稍纵即逝,指挥决策时间的长短往往可以决定小到1艘舰艇大到1支舰队的命运。在抗击来袭的空中目标问题上,已有的火力分配模型都存在一定的局限性,不能更好满足舰艇编队的防空需求。本文试图引入作为通用智能基础的Soar系统,对来袭的空中目标进行智能决策,建立舰艇编队智能防空决策模型。以Soar作为决策推理引擎,对所有来袭目标威胁程度不断循环推理,以期优化打击方案,大大降低决策时间,更好地满足实战需要,提高海上编队的防空作战能力。     

船舶拟人智能避碰决策方法研究综述

回顾我校研发团队20年来在船舶自动避碰技术的研究历程,简要介绍了船舶拟人智能避碰决策（PIDVCA）方法,重点论述了《机器决策》的“拟人智能”特性,并借助船舶智能操控（SIHC）仿真平台,通过设计典型会遇态势加以验证。研究结果表明：基于PIDVCA方法的《机器决策》可以同时安全避让2～4个危险目标船,达到了预期的研究目标,最后指出PIDVCA方法尚存的问题及日后研究方向。     

水面舰艇对潜防御智能决策支持系统设计研究

潜艇是现代海战中水面舰艇面临的主要威胁之一。运用智能决策支持技术建立的水面舰艇对潜防御智能决策支持系统，可以在瞬息万变的海战场态势下辅助舰艇指挥员迅速、准确地做出舰艇对潜防御决策。介绍了智能决策支持系统的基本结构，对系统各部分的设计与实现进行了分析，强调了人工神经网络与专家系统相结合进行系统相关部分设计的重要性，并且指出智能决策支持系统的关键技术和开发困难，对舰艇编队对潜防御智能决策支持系统的研究有一定的借鉴意义。     

基于模糊集合理论的船舶碰撞危险度模型

为了解决多船避碰决策过程中避让行动优先级问题,提出一种基于模糊集合理论的船舶碰撞危险度确定模型。选取最近会遇距离、最近会遇时间、船间距离、相对方位、船速比5个因素建立碰撞危险度影响因素集,并确定各因素评价集、评价指标以及各参数的隶属度函数,经模糊综合评价得到船舶碰撞危险度计算模型。设置两船交叉会遇以及多船交叉会遇2种会遇局面进行仿真实验,实验结果验证了该模型的有效性。     

基于模糊集合理论的船舶碰撞危险度模型

为了解决多船避碰决策过程中避让行动优先级问题,提出一种基于模糊集合理论的船舶碰撞危险度确定模型。选取最近会遇距离、最近会遇时间、船间距离、相对方位、船速比5个因素建立碰撞危险度影响因素集,并确定各因素评价集、评价指标以及各参数的隶属度函数,经模糊综合评价得到船舶碰撞危险度计算模型。设置两船交叉会遇以及多船交叉会遇2种会遇局面进行仿真实验,实验结果验证了该模型的有效性。     

模拟退火算法在船舶转向避碰幅度决策中的应用

在船舶避碰决策过程中,转向避碰是采用频率最高的一种避碰方法。为了求得本船与多船会遇情况下的最优转向避碰幅度,应用模拟退火算法将本船与多船间的转向避碰幅度问题视作一类多目标函数优化问题,从而在可行解空间中求出满足目标函数和约束条件的最优转向避碰幅度解。仿真结果表明,上述方法不仅有助于求出多船会遇情况下的本船最优转向角度值,而且也有助于多船避碰决策系统的智能化设计与开发。     

舰艇浮稳性保持与优化计算机辅助决策系统

浮稳性对于舰艇航行的安全性有重大影响。与民用船舶不同的是,舰艇还面临着在战斗中遭受损坏的危险,所以对于舰艇而言,做好浮稳性的优化和保持工作是一项重要的任务。本文详细介绍了所开发的舰艇浮稳性保持与优化计算机辅助决策系统(简称WFSMO-CADS),该系统具有较为全面的为舰艇浮稳性保持与优化工作提供辅助决策的功能,主要包括自动计算任意装载状态下的舰艇浮稳性性能指标、自动提供日常使用中舰艇浮稳性最优保持方案以及自动生成舰艇受损进水后的最优科学抗沉方案等方面的功能。