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关键词

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人工智能 11

力学性能 10

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协同发展 4

城镇建设 4

智能制造 4

秦巴山脉区域 4

协同设计 3

颠覆性技术 3

2023全球十大工程成就 2

DSM（设计结构矩阵） 2

Maradbcm算法 2

TRIP钢 2

人机协作 2

信息技术 2

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一种跟踪性能不占优的多无人机协同目标跟踪方法 Research Articles

郑之,蔡舜诚

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第10期页码 1334-1350 doi: 10.1631/FITEE.2000362

摘要：目标跟踪是无人机领域研究热点之一。本文针对无人机跟踪性能不占优，以及目标具有灵活、智能运动特征的情形，研究了多无人机协同目标跟踪问题。提出一种基于目标意图估计的多无人机协同跟踪策略。首先设计了一种具有降维和最大感知覆盖约束的轨迹特征提取方法，以降低无人机跟踪代价，并对目标典型的3类运动模式，根据环境和目标轨迹主要特征，设计了一种意图估计方法；然后，设计了一种在障碍物环境中基于最小可达距离和最小转角代价的MDA-Voronoi图，证明分析了目标被感知的概率；接着，设计了无人机的协同跟踪策略，以减小目标跟踪丢失的间隙，增加目标被感知的时间；通过纳什Q学习方法，在奖励函数中考虑了避障、跟踪代价、感知质量、飞行约束等因素，将最优动作策略作为无人机的控制输入。最后，通过仿真验证了本文方法能在无人机跟踪性能不占优的情况下提高跟踪质量。

关键词：协同跟踪；意图估计；MDA-Voronoi图；多无人机；性能不占优

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基于一致性的三维多无人机高精度编队控制策略 Article

Mao-de YAN, Xu ZHU, Xun-xun ZHANG, Yao-hong QU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第7期页码 968-977 doi: 10.1631/FITEE.1600004

摘要：本文提出了一种基于二阶一致性的多无人机编队控制策略，通过邻接通信，引入位置和速度协同变量来产生控制命令。提出了协同导航算法和协同控制算法，它们分别控制位置和姿态，联合二者可保持特定几何队形。整个编队系统包含三部分：六自由度无人机模型、协同导航算法、协同控制算法，编队控制策略是闭环和全状态的。协同导航算法是二阶一致性算法，给出期望的加速度、俯仰角速率和偏航角速率。协同控制算法综合考虑纵向和横侧向机动，通过推导状态方程来设计协同控制律。分析了编队的闭环稳定性，给出了稳定的充分必要条件。利用同步技术，抑制了位置数据中的测量误差，提高了控制精度。

关键词：多无人机；一致性；协同导航；协同控制；同步技术

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有向通信拓扑下具有姿态同步跟踪预设性能的多无人机分散式容错协同控制 Regular Papers

Zi-quan YU, Zhi-xiang LIU, You-min ZHANG, Yao-hong QU, Chun-yi SU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第5期页码 685-700 doi: 10.1631/FITEE.1800569

摘要：针对多无人机在有向通信拓扑中遭遇执行器故障问题，提出一种分散式容错协同控制方案。首先，利用神经网络对无人机模型中的固有非线性项和执行器效率下降故障所引起的未知非线性项进行估计。其次，引入干扰观测器对神经网络估计偏差和执行器偏差故障进行估计。再次，设计可反映神经网络和干扰观测器复合估计能力的预测偏差，并将该预测偏差集成至所设计的容错协同控制方案中，以提升复合估计能力。最后，利用预设性能函数对姿态同步跟踪偏差进行变换，实现同步跟踪偏差预设性能控制。该控制方案的一个关键特征是多无人机本身的非线性项和与执行器故障有关的非线性项可被神经网络、干扰观测器、预测偏差组成的复合估计器较好地估计。另一个关键特征是姿态同步跟踪偏差被严格约束在预设性能界限内。

关键词：容错控制；分散式控制；预设性能；无人机；神经网络；干扰观测器；有向拓扑

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多点协同传输机制下的多层无人机—地面异构网络覆盖性能分析 Research Article

王维昊,蒋逸凡,费泽松,郭婧

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第1期页码 61-72 doi: 10.1631/FITEE.2100310

摘要：为满足第六代移动通信的泛在连接需求，无人机作为未来通信网络主要组成部分发挥着关键作用。频谱共享和视距链路传输造成的干扰是无人机通信的一个主要问题。近年来，为减少无人机—地面异构网络干扰，提出多点协同传输技术。本文提出一个三维多层无人机—地面异构网络，其中无人机作为空中基站部署于不同高度。数值结果表明多点协同传输机制能有效缓解网络中的干扰，尤其当基站密度较大时。此外，部署在更高的空中基站的系统参数是影响所提三维异构网络覆盖性能的主要因素。

关键词：无人机；泊松点过程；多点协同；干扰统计特性；覆盖性能

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无人机仿射编队跟踪控制研究 Research Articles

李慧铭,陈浩,王祥科

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第6期页码 909-919 doi: 10.1631/FITEE.2100109

摘要：

本文聚焦固定翼无人机集群仿射编队跟踪控制问题，其中固定翼无人机被建模为具有非对称速度约束的独轮车。无人机集群控制目标是生成并跟踪一个由名义编队仿射变换得到的时变目标编队。针对这一目标，在领航跟随者编队控制框架下，提出一种基于应力矩阵的分布式编队控制策略，并从理论上证明，跟随者在跟踪不同飞行轨迹的同时，能够收敛到由领航者位置决定的期望位置，实现编队队形的仿射变换。进一步，为满足固定翼无人机飞行速度约束，提出一种基于饱和函数的控制策略。数值仿真结果证实，所提仿射编队控制策略能有效提高机动性。

关键词：仿射编队；固定翼无人机；多智能体系统

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基于多目标社会学习鸽群优化的多无人机避障控制 Research

阮婉莹1,段海滨1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第5期页码 649-808 doi: 10.1631/FITEE.2000066

摘要：提出多目标社会学习鸽群优化（MSLPIO）方法，将其应用于无人机编队避障控制。该算法特点在于，每只鸽子在更新过程中并非向全局最优的鸽子学习，而是学习比自己占优的任何鸽子。与改进的多目标鸽群优化算法和改进的非占优排序遗传算法相比，MSLPIO具有更好的收敛性。

关键词：无人机；避障；鸽群优化；多目标社会学习鸽群优化

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大型无人机系列的研制与发展

赵煦

《中国工程科学》 2003年第5卷第1期页码 38-41

摘要：

文章全面介绍了我国大型模拟型靶机、实体型靶机及某型无人机的研制、发展历程，阐述了各型靶机(或无人机)的主要技术难点和关键技术。通过对各型无人机发展历程的阐述，说明了一个道理：我国无人机的发展，走的是一条自力更生、独立自主的道路；只有走自己的路，道路才越走越宽广。同时，对未来我国无人作战飞机的作用、地位与发展进行了预测、分析和规划。

关键词：靶机无人机无人作战飞机发展应用

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基于最大密度的小型无人机电机速度估计与故障检测 Research Articles

Jefferson S. SOUZA1,Moises C. BEZERRIL1,Mateus A. SILVA1,Frank C. VERAS2,Abel LIMA-FILHO3,Jorge Gabriel RAMOS4,Alisson V. BRITO1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第7期页码 1002-1009 doi: 10.1631/FITEE.2000149

摘要：利用了从电流信号最大密度估计得出的相关系数。通过实验实现了无刷电机在试验台上的速度估计以及在小型无人机上的故障检测。实验结果表明，在97.8%的案例中可估计电机速度，在82.75%的分析案例中可检测故障。

关键词：无人机；速度识别；故障检测；混沌

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基于自适应文化基因算法的无人机搜救规划 Research Articles

洪立斌1,王玥2,杜怡辰2,陈鑫1,郑宇军1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第11期页码 1477-1491 doi: 10.1631/FITEE.2000632

摘要：无人机在搜救任务中的应用日益广泛，然而由于响应时间有限、搜索区域广、搜索模式多样，无人机搜索规划也更加复杂。本文提出一类无人机搜索规划问题，其搜索区域被划分为一组子区域，且每个子区域中目标存在的先验概率已知。解决该问题需要确定这些子区域的搜索顺序以及每个子区域的搜索模式，使得最终搜索成功的概率最大化。在多个问题实例上的计算实验表明，与先进的全局搜索启发式算法以及非自适应文化基因算法相比，所提算法展现了出色性能。

关键词：文化基因算法；自适应；无人机；搜救

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多无人系统协同中的人工智能安全探索

施文,王楷文,俞成浦,孙健,陈杰

《中国工程科学》 2021年第23卷第3期页码 82-89 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.03.007

摘要：

作为中国新一代人工智能规划中的重要组成部分，多无人系统协同是我国未来国防建设和社会发展的一项变革性技术。虽然多无人系统协同技术研究与系统集成已经达到了空前高度，但是其相关人工智能安全问题研究还处在萌芽阶段。本文阐述了统筹推进多无人系统协同赋能应用与风险防控的重大意义，提出了“四位一体”全面推进多无人系统协同安全发展的战略思路，探索了多无人系统协同在内生安全和衍生安全层面潜在的挑战与应对思路研究提出了智能无人系统安全对策建议：构建国家级无人系统验证平台，推动人才队伍建设；逐步深化无人系统产业“放管服”，发展新一代人工智能安全生态；充分发挥多无人系统协同的优势，赋能保障和改善民生

关键词：多无人系统协同，人工智能安全，安全风险防控

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针对无人机系统安全的新型层级式软件架构 Special Feature on Intelligent Robats

Xiao-rui ZHU, Chen LIANG, Zhen-guo YIN, Zhong SHAO, Meng-qi LIU, Hao CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第3期页码 353-362 doi: 10.1631/FITEE.1800636

摘要：提出一种覆盖底层源代码到上层用户任务代码的新型层级式软件架构，用于提高无人机系统安全性与可靠性。每个软件模块采用形式化验证方法，验证其源代码是否符合设计规范，软件模块基于经过形式化验证的操作系统内核（certified kit operating system，CertiKOS），防止无人机由于意外软件故障而坠毁考虑到无人机的机载传感器会对系统可靠性产生显著影响，对驱动传感器SPI总线与I2C总线形式化验证，并针对总线异常情况设计完成相关实验。实验结果表明，该软件架构能够有效提高无人机系统安全性与可靠性。

关键词：安全关键系统；无人机；软件架构；形式化验证

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无人机网络中的安全连通性分析 None

Xin YUAN, Zhi-yong FENG, Wen-jun XU, Zhi-qing WEI, Ren-ping LIU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 409-422 doi: 10.1631/FITEE.1700032

摘要：无人机网络的独特特征包括高动态网络拓扑、高移动性以及野外无线环境可能使得无人机网络容易受到攻击和威胁。本文基于无人机行为、运动模式和无人机之间的信道特征，为无人机网络提出一种新颖的信任模型。基于信任模型，提出一种无人机网络中安全链路的概念，该概念仅在两个无人机之间既有物理链路又有信任链路时存在。此外，利用两架无人机之间的物理连通概率和安全连通概率，分析无人机网络的连通性。仿真结果表明，与具有和不具有恶意攻击的物理连接概率相比，提出的信任模型可以保证无人机之间的安全通信和可靠连接，并在无人机网络面临恶意攻击和其他安全隐患时提高网络性能。

关键词：无人机网络；信任模型；安全连接；多普勒频移

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四旋翼无人机在博弈中的运动规划研究：一种基于仿真的投影策略迭代方法 Regular Papers

Li-dong ZHANG, Ban WANG, Zhi-xiang LIU, You-min ZHANG, Jian-liang AI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第4期页码 525-537 doi: 10.1631/FITEE.1800571

摘要：目前，随着增强学习领域不断开发出先进算法，为尝试解决复杂环境中的序列决策问题提供了有潜力的解决方案，并可在实际应用环境中获得较高决策性能。本文提出三维空间中速度可变的一对一四旋翼无人机博弈研究平台，以及一种基于投影策略迭代方法的近似动态规划方法，以学习四旋翼博弈过程中效用函数并生成改进的四旋翼运动决策策略。仿真结果表明，所提决策方法可在博弈对抗中高效生成有效运动策略，并在与对方四旋翼无人机对抗中能获取并保持有利态势。在肯高迪亚大学网络自动车辆（NAV）实验室进行的飞行实验进一步验证了所提决策方法在实时环境中的决策性能。

关键词：增强学习；近似动态规划；决策；运动规划；无人机

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基于人工智能技术的无人机遥感探测具有感染松材线虫病特征的树木 Article

Mutiara Syifa, Sung-Jae Park, Chang-Wook Lee

《工程（英文）》 2020年第6卷第8期页码 919-926 doi: 10.1016/j.eng.2020.07.001

摘要：我们利用无人机遥感技术来探测具有与感染松材线虫病的树木相似症状的树木。之所以使用无人机遥感，是因为它能够生成高质量的图像，并且可以很容易地到达松树的位置。为了区别健康的和感染了PWD的松树，我们利用从Anbi和Wonchang两村采集到的无人机图像制作了一份土地覆盖图（LC），使用两种方法将它们分类，即人工神经网络（ANN）和支持向量机（SVM）。此外，比较了使用无人机和手持设备收集的两类全球定位系统（GPS）数据的准确性，以确定感染PWD的树木的位置。随后，我们将每个研究区域的无人机图像分成6个LC类，发现SVM在区分是否感染PWD的树木时比ANN更准确。这两个区域的手持GPS数据集和无人机GPS数据集存在一些差异。

关键词：松材线虫病无人机遥感人工神经网络支持向量机全球定位系统

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用于规划快速变化无人机群的动态值迭代网络 Research Articles

李伟1,杨波威1,宋广华1,姜晓红2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第5期页码 615-766 doi: 10.1631/FITEE.1900712

摘要：在无人机自组网（UANET）中，稀疏且高速移动的无人机节点会动态改变无人机自组网的拓扑结构，这可能会导致无人机自组网服务性能问题。为规划快速变化的无人机群，本文提出一种动态值迭代网络（DVIN）模型，该模型利用无人机自组网的连接信息，采用场景式Q学习方法训练，生成状态值传播函数，使无人机节点能够自适应调节至新的物理位置。然后，评估了动态值迭代网络模型的性能，并将其与非支配排序遗传算法NSGA-II和穷举法比较。仿真结果表明，动态值迭代网络模型显著缩短了无人机节点路径规划的决策时间，且平均成功率更高。

关键词：动态值迭代网络；场景式Q学习；无人机自组网；NSGA-II；路径规划