基于Multi-Agent的无人机集群体系自主作战系统设计

针对无人集群自主作战体系设计中的关键问题, 提出基于Multi-Agent的无人集群自主作战系统设计方法。建立无人集群各节点的Agent模型及其推演规则; 对于仿真系统模块化和通用化的需求, 设计系统互操作式接口和无人集群自主作战的交互关系; 开展无人集群系统仿真推演验证。仿真结果表明, 所提设计方案不仅能够有效开展并完成自主作战网络生成-集群演化-效能评估的全过程动态演示验证, 而且能够通过重复随机试验进一步评估无人集群的协同作战效能, 最后总结了集群协同作战的策略和经验。近年来，利用大量低成本、轻量级［１］的中小型无人机构 建自主无人机作战群成为现代无人集群的一个重要发展方 向［２］；其可搭载各种电子设备或武器单元，代替单一平台， 通过个体间行为紧密耦合协同来突破对动态复杂作战环境 适应性的缺陷［３］。随着信息化军事变革越来越深入，以网 络中心战［４］和分布式杀伤［５］为代表的各种作战样式不断涌 现，这些基于信息栅格的网络化作战样式为当前传统集群 的指挥控制方式带来了巨大冲击，这使得对无人集群指挥 控制的研究成为军事领域的研究热点。利用真实的战争对 指挥控制领域的相关问题进行研究是最理想的，但其成本和 代价可能是无法估量和不可承受的。那么，利用仿真对组织 设计、任务规划等指挥控制相关问题进行深入研究就成为解 决上述难题的有效手段。对于任何系统仿真，都要先解决模 型建立的问题，指挥控制系统及其所属的作战环境是横跨物 理域、信息域和认识域的复杂系统，如何对这样一个复杂系 统进行建模和仿真，已成为当前急需解决的问题。 以组织理论为代表的传统指挥控制系统在设计上主要 是基于效果的作战思维［６］，缺少对系统中各要素之间协同 与对抗的动态策略设计，将作战任务的划分简化为资源匹 配问题，缺少与现实指挥控制权限和指挥流程的考虑［７］。 以复杂网络［８］和智能体［９］为代表的新型指挥控制系统虽然 对系统的组织关系进行了一定程度的网络化描述，但是缺 少对组织结构中指挥体制、指挥流程以及智能体的组织规 则的设计与描述。 因此，为实现无人集群的自主作战，需要分布式智能指 挥控制系统进行支撑，该作战系统主要包括态势感知、作战 规划与决策、行动控制、仿真推演与训练、人机交互等智能 技术。本文从无人集群算法和软件部署架构的特殊性考 虑，由于无人集群的分布式和无中心式特性［１０］，其特征与 人工智能 Ａｇｅｎｔ的特点相符［１１］，最容易用 Ａｇｅｎｔ的思想对 无人集群的分布式特性进行建模，故本文通过对 Ａｇｅｎｔ仿 真建模方法以及作战空间中各实体特性的研究，提出适合 仿真实体的 Ａｇｅｎｔ仿真建模方法，并对如何管理和调度 Ａｇｅｎｔ实体模型进行探索和尝试，然后搭建分布式 Ａｇｅｎｔ指 挥控制仿真环境，对指挥控制领域的具体问题进行研究，通 过构建无人集群自主作战系统，验证仿真实体建模方法和 管理调度技术的可行性。