基于演化博弈的无人机集群协同应用

鉴于演化博弈理论在解决合作问题中的广泛应用, 主要探索无人机集群协同控制领域中演化博弈理论的应用前景. 首 先, 介绍演化博弈理论的起源发展及主要思想; 而后分类总结促进合作演化的机制; 接着从情报共享、任务分配、资源调整和编 队重组 4 个方面阐述了具体应用构想; 最后提出待解决的难点问题和解决思路. 从演化博弈的角度为无人机集群的有效协同控 制提供了有意义的探索和借鉴.合作被当作演化的自然法则之一, 在人类社会 进步发展、生物群体进化演化中发挥着非常重要的 作用. 合作行为的普遍出现且能够相对稳定的延续 已经成为一个前沿热点问题[1] . 演化博弈理论[2] 是 传统博弈论结合生物进化论发展而来的, 它将经济 学的 “均衡观” 与生物学的 “适应性” 相结合, 刻画了 在理性不完全、信息不对称、对环境及预期存在偏差 的条件下, 群体通过学习、模仿、试错而不断适应外 部环境, 最终达到演化稳定状态 (Evolutionary Stable State, ESS)[3] 的过程, 演化博弈为多智能体之间的交 互提供了一种有效的研究框架[4−5] . 近年来, 众多学 者利用演化博弈理论研究合作问题, 取得了很多重 要成果, 并在解决实际问题中广泛应用.无人机集群被当作未来战场中智能作战的主要 样式, 其自主协同能力是影响战斗力生成的关键问 题. 高度智能化的无人机个体在有限信息、有限资源 的条件下稳定合作并有效协同, 与演化博弈的思想 不谋而合. 所以, 用演化博弈理论解决无人机集群合 作问题极具理论价值和现实意义. 无人机集群协同控制方法大体分为集中式和分 布式两类, 其中分布式方法逐渐成为热点, 发展出协 商一致理论、信息素、博弈论、多智能体系统等多种 方法. 国内学者在此方向取得了很多成果[6] , 最具代 表性的是国防科技大学沈林成教授团队, 对无人机 集群协同控制的多个问题都有分析总结, 具有非常 高的指导价值[7−9] . 针对于此, 我们梳理了促进合作演化的机制, 并 参考无人机集群的发展现状及应用前景, 对未来无 人机集群作战中的具体任务, 提出演化博弈理论框 架下的应用想定, 旨在对提高和完善无人机集群的 自主协同能力提供新的思路和方案.