2021.09.05
《中国科学：信息科学》 2019
从狼群智能到无人机集群协同决策
研究狼群智能行为机理，应用于无人机集群系统对抗任务，解决无人机集群协同决策问题。一、应用背景
无人机集群系统可执行对地、对海、对空协同作战，并且可回收，可重复利用。集群对抗是未来战场的重要作战模式，主要方式有空中格斗、电磁干扰。空中格斗表现为多组无人机的相互占位、拦截、协作缠斗；电磁干扰呈现为超视距、信号干扰、环境多变以及虚假目标扩散等多种新型对抗形式。
集群对抗需要集群积极采取饱和攻击、协调避障，以及队形分散、集中、跟随和援助等有利策略，以提升对抗环境的适应性。为了实现集群对抗，就要采取无人机集群协同决策技术。该技术的难点在于态势感知和决策手段。
其中，态势感知要求无人机集群具备高精度、动态稳定的环境认知能力；
决策手段包括集群的动态任务分配与协调控制机制，负责引导集群以特定方式执行任务。二、研究思路
高动态的拒止环境下，面对对抗目标需要进行分布式决策与控制，进行配合完成小组范围内对目标的夹击或追踪（足球赛的目标？）。狼群系统稳定性依赖于社会等级，即存在领导者（可能参考意义不会很大）。
上部分提出重点是态势感知与决策手段。对于态势感知，可借鉴狼群认知行为形态学特征，抽象出一种群集态势信息感知计算模型。其中，参照狼群对狩猎目标动态变化的敏感特征，在计算模型中综合考虑对抗目标移动、外在特征、环境变化率等因素，挖掘感兴趣区域。以非监督式学习为框架，结合多机对抗目标信息共享，利用信息融合提升对抗目标的预测和定位精度。
对于决策机制，可通过狼群在合作狩猎场景下群体成员的运动相关性，结合其社会组织与等级特性，建立狼群合作狩猎运动模型，并制定成员交互规则。基于群集运动研究中的个体协调运动模型 (如 Reynolds三原则)，考虑机动飞行、通信范围、任务激励等约束，分别设计无人机集群协调运动动力学模型和拓扑规则，构建多机协同控制律，保证集群运动的协调一致。
为应对频繁出现的外部干扰和突发情况，可以对狼群合作狩猎运动进行阶段性分解，构建任务状态切换图以实时应对状态突变，以增强集群的快速响应。
三、评价
本文是综述性文章，叙述了狼群智能到无人机集群的映射关系，提出无人机集群与自然界动物群落具有相似性。实现集群，重要的是无人机集群协同决策，其中值得突破的又是态势感知与决策手段。
态势感知上，可以进一步了解——群集态势信息感知计算模型。其他的又有任务状态切换图。
# 参考文献
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