面向任务的无人机集群韧性评估研究

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无人机是未来战场中无人作战的中坚力量,集群化是其未来发展的重要趋势之一,无人机集群具有任务拓展能力强、执行任务成本低等特点,可满足未来高动态、强对抗等复杂环境下的作战任务需求。随着无人机数量的增加、协同要素的复杂度提升和作战使用方式的拓展,如何确保无人机集群的任务成功率和任务维持能力,已逐渐成为制约无人机向大规模集群化发展的瓶颈之一。韧性主要用于描述和评估系统在遭受干扰后的恢复能力,基于韧性视角研究无人机集群有助于发现集群的薄弱环节,在度量和提高无人机集群任务能力方面具有较大潜力。为此,本文建立了面向任务的无人机集群韧性评估框架,提出了适用于无人机集群在不同任务背景下的系统性能指标度量方法。在此基础上,分别建立了面向联合侦察任务和察打一体的任务模型,并进行了仿真分析和韧性评估,验证了本文框架的实用性。论文主要内容和结论包括:1、提出了面向任务的无人机集群韧性评估框架,规范了任务系统描述、毁伤恢复策略和韧性评估流程,能满足不同任务条件下无人机集群韧性评估的需求。2、针对现有系统韧性评估指标存在的阶段划分重叠、能力表征不清晰以及指标量化不合理问题,提出了适用于无人机集群的韧性评估指标,并通过三个案例验证了指标的有效性。3、建立了面向联合侦察任务的无人机集群同构模型,基于网络信息传递特性建立了联合侦察任务的能力度量指标,并开展了面向联合侦察任务的无人机集群的韧性评估,验证了面向任务的无人机集群韧性评估框架的实用性。4、建立了面向察打一体任务的无人机集群异构模型,分析了网络拓扑结构、攻击策略、恢复策略等因素对无人机集群韧性的影响,改进了集群的组网策略,提升了异构无人机集群的韧性以及察打一体任务能力。
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