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.     

一种动态分布式舰船电磁频谱管理系统的探讨

为适应舰船编队联合作战分布性、动态性的新需求,本文引入多智能体(Multi-Agent)理论,建立了一种动态分布式舰船电磁频谱管理系统原型。该系统通过分布在各舰的数据采集智能体、控制智能体、分析专家智能体和决策智能体的相互协作,共同完成编队频谱管理决策和控制。设立旗舰专家决策智能体群,实现舰船编队电磁频谱的集中控制与分级管理。舰船间的通信由请求/命令智能体通过无线网络移动传输,网络占用率低,保密性强。     

面向编队协同防空决策的多智能体规划方法

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。针对编队协同防空决策过程中各舰艇成员之间如何协同的关键问题,将编队舰艇成员抽象为决策智能体,基于智能规划理论,提出一种面向编队协同防空决策的多智能体规划方法,能够有效的实现各舰艇决策智能体之间的协作与协调。     

基于多Agent的编队协同反潜仿真

编队协同反潜仿真模型是编队反潜作战建模仿真中的重点与难点。通过对编队协同反潜作战的指挥方式与作战协同关系的分析研究,基于多智能体建模理论,提出了基于MBGT(使命-信念-目标-任务)的编队协同反潜实体智能体认知模型,建立了基于共同使命的编队反潜协同模型框架,并给出了该框架下的智能体协商协作方法。该模型能较好地实现编队协同反潜仿真中的各兵力智能体之间的协商与协作,对其他协同作战样式建模也有一定的借鉴价值。     

舰艇编队作为多自主体系统

本文简要论述了自主体（agent)和多自主体系统（multi-agents system)的概念及其形式描述基本方法，提出将我方舰艇编队指挥智能决策辅助系统视为完全合作型的多自主体系统的观点，并就在编队保持隐蔽条件下的换位推理，基于案例推理（CBR，case based reasoning)技术的多自主体系统中分布式案例库磋商式检索算法进行了初步探讨。     

基于领导跟随的船舶航迹控制

无人艇协同编队控制具有重要的军事和商船应用前景。利用多智能体聚集模型,基于leader-follower的目标跟踪,实现了含有模型不确定性与未知海浪流干扰项的多无人艇协同编队控制。采用单隐层神经网络逼近船舶整体未知项和环境干扰,引入一阶滤波器代替反步计算中的微分项,显著减少了计算量。利用时-空解耦方法,各船舶通过交互航迹参数信息,间接实现分散协同编队控制。利用Lyapunov稳定性分析方法,证明闭环系统所有状态和信号收敛于一有界集。通过选择合适参数,可使控制精度误差范围为任意小,仿真结果验证了控制算法的有效性。     

编队软硬武器资源的智能体模型

编队各种软硬武器的作战能力和使用特点各异,是编队协同作战软硬武器资源分配与优化的主要依据。针对编队软硬武器资源的分布式、智能化等特点,基于Agent理论建立了编队软硬武器资源的智能体模型,对软硬武器的作战能力进行抽象并形式化描述,为编队软硬武器协同作战研究奠定了基础。     

舰船编队通信网络混合数据智能调度方法

为避免舰船编队通信网络在数据传输时出现网络堵塞和冲突,提高数据传输速率,研究舰船编队通信网络混合数据智能调度方法。分析舰船编队通信网络结构,根据舰船通信网络状态,构建混合数据智能调度优化目标函数,基于深度学习网络的优化方法,获取最佳混合数据智能调度方案。经实验验证可知,该方法可有效降低混合数据传输时延与路由开销,提高分组投递率,避免通信网络发生堵塞现象。     

舰艇编队对空防御智能决策支持系统研究

舰艇编队对空防御是现代海战的主要任务之一，人工进行编队对空防御决策已经难以满足现代作战的需要。运用智能决策支持技术建立的编队对空防御智能决策支持系统，可以在复杂而瞬息万变的海战场态势下帮助编队指挥员迅速、准确地做出编队对空防御决策。文章介绍了系统的总体设计思想及其平台组成部分(人机交互系统、数据库系统、模型库系统、知识表示和知识库、推理机制、输出子系统)的基本结构，对模型辅助计算、运筹优化、方案形成、机动和攻击过程中的情况变更处置、基于数据库和图形库的信息处理和输出等系统需求进行了分析，并给出了相应的解决方案，对编队对空防御智能决策支持系统的设计有一定的借鉴作用。     

船舶编队过闸航行三维实时仿真

多船编队自动协同过闸是一种能深入挖掘船闸通航潜能、保障航行安全的航运新模式。为评估和验证船舶编队过闸航行控制效果,研发了一种船舶编队过闸航行三维实时仿真系统。首先,设计了船舶编队过闸航行三维仿真系统分布式架构,结合船闸水域卫星图并利用映射技术构建了船闸水域场景地形,制作了基于Unity的船闸水域三维仿真静态和动态场景。其次,采用动态和静态模型相结合方式构建了船闸运行系统,并根据船舶自身尺度和船闸宽度等条件实时计算船舶编队状态,实现了船舶纵向、横向编队全过程三维实时动态仿真。最后,以船舶自适应巡航编队航行和多船双向编队过闸航行为验证实例,对船舶编队过闸航行三维实时仿真系统分别进行了验证,结果表明本系统能实时动态模拟船舶编队过闸全过程,并准确计算船舶编队过闸航行状态,可为未来实现船闸水域船舶编队航行提供重要的基础平台支撑。     

多水下机器人编队通信研究

针对多水下机器人编队控制中的水下无线通信问题,提出了一种基于调度的水下无线环状媒介访问控制协议,克服了由于多跳带来的隐藏终端和暴露终端的问题,保证了系统通信的公平接入和周期性控制,同时通过采用数据包捎带技术,在数据包中携带令牌信息,减少额外发送令牌控制包等方法来提高系统吞吐量。N S仿真软件上的仿真实验分析了新协议的性能,通过与类似ALOHA的基于竞争协议的对比实验确定新协议的使用范围,验证了上述媒介访问控制协议的有效性和可行性。     

富春江船闸扩建改造工程闸室输水水力特性及优化*

随着我国内河航运的不断发展,以保留老船闸使其兼作新船闸引航渠为方案的船闸扩建改造已成为突破内河通航“瓶颈”的创新性举措,并已成功运用于富春江船闸扩建改造工程。研究成果表明,输水阀门线性全开时,由于老船闸上闸首口门处过水断面较小,新闸室充水时老闸室内水位迅速下降,并在其门槛处产生7.15 m的集中跌落。在满足闸室输水时间的前提下,综合阀门启闭力、振动、空化及闸室惯性超高等特性,提出改造方式下船闸充水阀门分段间歇性开启加动水关闭的优化运行方式,使老闸室门槛处集中跌落降至0.5 m,有效地改善了引航渠内的水流条件。     

Finite-time ship formation control based on extended state observer北大核心CSCD

[目的]为了解决大多数船舶编队控制算法控制周期长和时效性差的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的有限时间控制策略。[方法]采用一种非线性终端滑模算法,通过对控制律分区域设计,克服传统终端滑模存在的奇异性问题;将非线性终端滑模与图论结合,实现有限时间的船舶编队控制;利用扩张状态观测器观测并补偿船舶模型中的不确定性及外界的干扰,以保证船舶编队控制的精确性;运用Lyapunov理论验证船舶编队控制律的稳定性。[结果]仿真结果表明,采用所提控制策略使整个编队系统误差在5 s左右趋近于0,从而实现了稳定。[结论]该控制策略能有效控制船舶编队,且控制速度快、时效性好。     

深层搅拌船的自动锚泊定位系统设计与实现

为满足国内首次研发的深层搅拌船的锚泊定位精度，充分考虑作业条件和工作效率，开发出一套全新的自动锚泊定位系统。将模糊控制与状态机控制思想相结合应用于锚泊定位系统，对船舶的当前状态进行模糊控制，状态机将锚泊定位过程划分为若干状态，不同状态采用不同的控制参数，保证船舶快速和精确地定位。结果表明，该系统在满足工程需要的同时，提高了施工效率，取得良好的效果。     

里海远洋渔船无人机舱系统研究

针对我国远洋渔船装备落后、操纵性差、机舱环境恶劣、电站管理水平低、劳动强度大以及渔船机舱自动化水平低等问题,介绍里海远洋渔船无人机舱系统的设计与组成。通过采用主机遥控系统、电站功率管理系统、机舱监测报警系统以及网络通信等技术,将自动化、电气化、信息化和智能化控制技术等船舶前沿科技应用于实船,构建一个满足法国船级社(BV)机舱自动化最高等级AUT-UMS要求的无人机舱系统,以提高远洋渔船的操控性、安全性和可靠性,提升供电系统自动化管理水平,改善作业人员工作环境。对该自动化系统的效果和特点进行分析,结果可为我国远洋渔船自动化系统的研究提供策略和思路。     

港区道路管理信号系统设计

随着港口大型化的发展,各港口的道路信号系统落后是普遍问题。本文分析了港口道路信号控制需求,提出了适用于港口的道路信号系统的系统目标和分级控制结构,并具体地界定了系统管理平台功能和信号控制机功能,最后以天津港为例介绍了港区主干路协调控制的设计方法。     

船舶空调控制系统的改装

某船舶空调控制系统采用的是多片式微机控制,由于其结构复杂、控制技术落后、备件供应困难,因而需要对该空调控制系统进行功能性替换。可编程控制器（PLC）因其良好的性能和低廉的价格被广泛应用于控制系统中,故选用西门子S7-200系列作为空调控制系统的核心。改装主要从两个方面分析：一方面硬件替代必须选择市场化、国有化的产品;另一方面软件程序必须保证空调机组能安全运行并满足要求,同时能够实现故障检测与分析。经试验,改装后的系统运行良好,满足要求。     

导航系统异步串口通信协议参数智能检测算法研究

针对某些舰船导航装备所采用的异步串口通信协议参数不明确,无法正常和其他设备通信的现象,提出了一套基于单片机采集电平数据,计算机对采样数据进行解析的异步串口通信协议参数自动检测方法。依次阐述了对波特率、数据位长度、校验方式以及数据编码方式的解析算法。经实践结果表明,该方法运行速率快、正确率高,是检测异步串口通信协议参数的可靠方法。     

基于NMEA 2000协议的GPS数据传输与处理研究

随着船舶自动化技术的发展,船载电子设备之间的数据通信越来越广泛,船舶设备网络的建立需要统一的传输标准.阐述基于CAN总线的NMEA 2000协议,提出了GPS设备接入NMEA 2000网络系统的连接方法和设备组成,通过分析NMEA 2000协议的数据帧和GPS消息参数群,提出了GPS在不同协议版本条件下语句转换的处理方法.     

CANopen实现及其在主机遥控系统中的应用

随着船舶机舱自动化设备模块化、标准化的发展，如何为设备建立一个标准通信平台和设备描述方法越来越受到行业的关注。现从实际应用出发，提出采用已经成熟的CANopen协议体系建立船舶机舱自动化设备级通信平台和设备描述方法，并讨论了自主实现CANopen的重要意义，提出了实现CANopen的基本思路，最后介绍了CANopen在船舶机舱自动化主机遥控系统中的应用。