集群的案例
集群也超頻--UltraLAB超頻仿真計算集群2020
更快更完美---UltraLAB超頻仿真計算集群2020
目錄
1 UltraLAB超頻仿真計算集群介紹
1.1 傳統(tǒng)仿真計算集群缺陷
1.2 UltraLAB超頻集群產(chǎn)品介紹
1.3 UltraLAB超頻集群種類及特點
2 超頻服務(wù)器、高頻服務(wù)器產(chǎn)品介紹
2.1 超頻服務(wù)器HF390產(chǎn)品介紹
2.2 超頻服務(wù)器F400產(chǎn)品介紹
2.3 高頻服務(wù)器HF630產(chǎn)品介紹
2.4 主控與存儲服務(wù)器N630產(chǎn)品介紹
3 UltraLAB集群硬件方案推薦2020
3.1 CX390超高頻集群配置方案推薦
3.2 CT400超高頻集群配置方案推薦
3.3 CX630高頻集群配置方案推薦
（一）UltraLAB超頻仿真計算集群介紹
西安坤隆計算機(jī)科技有限公司自從2009年推出XASUN SC1計算集群，歷經(jīng)11年的升級換代，不斷的完善、改進(jìn)、提升，今天我們擁有超頻服務(wù)器（HF390、F400）、高頻服務(wù)器（HF630）三個系列（后面有詳細(xì)介紹）、并行作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)（Parallel Schedule System，簡稱PSS），
針對有限元分析、有限差分法、有限體積法等不同算法、不同規(guī)模，提供更精準(zhǔn)的算力，以及計算整個環(huán)節(jié)無瓶頸、高速、高使用率，我們可以提供最快配置方案：
ANSYS仿真計算超頻集群
多物理場耦合（Comsol Multiphysics）仿真計算超頻集群
MatLAB科學(xué)計算超頻集群
Abaqus結(jié)構(gòu)仿真計算超頻集群
電磁仿真（HFSs）計算超頻集群
流體仿真（Fluent）計算超頻集群
1.1 傳統(tǒng)仿真計算集群缺陷
傳統(tǒng)服務(wù)器計算集群以刀片服務(wù)器或雙路xeon機(jī)架式服務(wù)器為主，這種集群優(yōu)點，占用空間少，擁有更多cpu核數(shù)，但是cpu因為刀片散熱空間小，選用處理器類型都是低頻多核
展開 無人機(jī)集群如何從理論“飛進(jìn)”現(xiàn)實
集群的概念源于自然界中大量生物的自組織行為，例如昆蟲，魚類或鳥群等，它們基于簡單本地交互規(guī)則，或相互協(xié)調(diào)并協(xié)同解決問題，而出現(xiàn)的涌現(xiàn)性群體行為（emergent collective behavior）。隨著科技進(jìn)步及日益增長的應(yīng)用需求，近年來無人機(jī)呈現(xiàn)井噴式發(fā)展。由于傳統(tǒng)單機(jī)作業(yè)的局限性，無人機(jī)集群受到了越來越多的關(guān)注，研究人員開始探索如何讓無人機(jī)集群像自然界生物群體一樣高效自主的完成特定任務(wù)，從而設(shè)計出各式各樣的集群算法。
但是，這些算法很少在真實硬件平臺（無人機(jī)）上飛出實際集群效果，往往為了簡化模型而忽略一些在多機(jī)器人系統(tǒng)中非常重要的問題，比如：運(yùn)動約束、系統(tǒng)通信能力、時延、障礙物和噪聲等，因為考慮這些因素的同時也必然造成模型的復(fù)雜度和對應(yīng)控制參數(shù)數(shù)量的增加，因此就需要合適的優(yōu)化方法對模型及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
本文通過一篇2018年的經(jīng)典論文為大家介紹：無人機(jī)集群如何從理論 ‘飛進(jìn)’ 現(xiàn)實？
▌集群算法介紹
為真正地使多無人機(jī)能夠在實際中飛出集群效果，需設(shè)計穩(wěn)定且可擴(kuò)展的集群控制算法，因此要解決算法的現(xiàn)實差距、適應(yīng)性、擴(kuò)展性和高維度問題。來自羅蘭大學(xué)的Vásárhelyi Gábor團(tuán)隊在2014年為解決這些問題，設(shè)計出一套真正考慮這些因素的集群算法。
展開 “空地一體” 蜂巢航宇“集群智能”技術(shù)
集群、編隊、協(xié)作也進(jìn)入了快速發(fā)展階段，多架無人機(jī)組成的集群系統(tǒng)更適用于實際應(yīng)用中的需求。
集群相對于單機(jī)來說，具有明顯的規(guī)模優(yōu)勢，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)之間的協(xié)作，在一些大規(guī)模應(yīng)用場景以及一些復(fù)雜的任務(wù)中，有非常突出的優(yōu)勢。蜂巢航宇無人機(jī)集群技術(shù)的核心就是集群智能，那么集群智能是什么呢？簡單的說，就是無人機(jī)群在人工智能的控制下，可以自動起飛降落、自主作業(yè)、多機(jī)自主協(xié)同、自主判斷等能力，?“智能”作業(yè)任務(wù)協(xié)同效率高，靈活性強(qiáng)，這種集群智能化的應(yīng)用已顛覆傳統(tǒng)作業(yè)模式。
蜂巢航宇無人機(jī)集群技術(shù)核心
集群控制算法
無人機(jī)集群系統(tǒng)要實現(xiàn)相互間的協(xié)同，就必須確定無人機(jī)飛行之間邏輯上和物理上的信息關(guān)系和控制關(guān)系。蜂巢航宇針對這些問題而進(jìn)行的體系結(jié)構(gòu)研究，將無人機(jī)集群系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制結(jié)合起來，保證無人機(jī)集群系統(tǒng)中信息流和控制流的暢通。集群控制算法不僅要保證多無人機(jī)之間能有效地進(jìn)行協(xié)同，而且不依賴于無人機(jī)的數(shù)量，即無人機(jī)可以隨時退出或者加入集群，而不會影響控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。
通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
通信網(wǎng)絡(luò)是無人機(jī)之間要通過數(shù)據(jù)鏈來共享信息，達(dá)到實時傳遞數(shù)據(jù)的效果。而這種共享信息，那可不是我們玩游戲“團(tuán)戰(zhàn)”時，隊友之間簡單的語言交流那么簡單，而是建立一個龐大的數(shù)據(jù)鏈，實時共享各種信息，包括地形、風(fēng)速、目標(biāo)位置等等。在實戰(zhàn)中，哪怕你只被一架無人機(jī)盯上，那么也就相當(dāng)于被整個無人機(jī)群盯上。
控制算法與通訊技術(shù)的耦合
無人機(jī)集群化為了提高協(xié)同完成任務(wù)的效能，需要進(jìn)行信息交互。為了使所交互的信息及時完整地進(jìn)行傳輸，對于通信網(wǎng)絡(luò)性能有一定的要求。
展開 Fluent集群提交教程--HPC(Cluster集群系統(tǒng)) ￥2
登錄集群，使用命令
qsub fluent.pbs
提交，提交后可通過
qstat
查看提交狀態(tài)
注：集群基礎(chǔ)操作查看abaqus篇，鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15054?chapter=1
無人機(jī)集群自組織搜索仿真模型設(shè)計與實現(xiàn)
摘要：城市威脅背景下無人機(jī)集群自組織搜索移動目標(biāo)問題，是無人機(jī)集群作戰(zhàn)應(yīng)用的一個重要發(fā)展方向。采用基于Agent的復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真工具，構(gòu)建了無人機(jī)集群搜索仿真模型框架，設(shè)計實現(xiàn)了無人機(jī)集群自組織搜索模型。在考慮無人機(jī)集群作戰(zhàn)可能受到威脅的背景下，展示了無人機(jī)集群自組織搜索概念，探索了使用基于概率的有限狀態(tài)機(jī)模型實現(xiàn)集群自主決策的解決方案，并通過案例進(jìn)行了分析驗證。該仿真模型為無人機(jī)集群作戰(zhàn)應(yīng)用研究提供了參考案例、模型支撐和實驗平臺。
關(guān)鍵詞：無人機(jī)集群 ; 自組織 ; 搜索 ; 威脅環(huán)境 ; 仿真 ; 有限狀態(tài)機(jī)
隨著戰(zhàn)爭形態(tài)的不斷演化，未來的作戰(zhàn)對手可能將戰(zhàn)爭引向城市，依靠高大的建筑物和密集的人群，來躲避搜索跟蹤，進(jìn)而抵消我方偵察和火力打擊的優(yōu)勢。無人機(jī)集群具有靈活性、自主性、魯棒性和可擴(kuò)展性等特點，同時可以降低作戰(zhàn)成本、減少作戰(zhàn)人員傷亡，并且依賴無人機(jī)個體的自主能力實現(xiàn)無人機(jī)集群的自組織作戰(zhàn)，降低了對人員操控和操作系統(tǒng)的依賴，對破解敵方利用建筑物和地形優(yōu)勢躲避搜索跟蹤，提高作戰(zhàn)效果具有重要的作戰(zhàn)應(yīng)用價值。
當(dāng)前，關(guān)于無人機(jī)和無人機(jī)集群的研究較多[1]，無人機(jī)集群也以其獨特的優(yōu)勢日益受到各國軍方的廣泛關(guān)注。在集群搜索問題上[2-3]，已有很多搜索算法。本文聚焦無人機(jī)集群自組織搜索城市威脅環(huán)境中移動的目標(biāo)進(jìn)行研究。無人機(jī)集群自組織搜索，是指將多架成本低廉、小型輕便、功能相對簡單和具有一定自主能力的低成本無人機(jī)以集群的方式大量部署，基于一定的間隔分布，形成一定的覆蓋范圍，按照上一層次的指揮要求，在操控人員監(jiān)控下，在任務(wù)區(qū)域上空按照選定的策略飛行，實現(xiàn)對目標(biāo)的搜索、發(fā)現(xiàn)、識別和跟蹤鎖定。
展開 無人機(jī)集群探潛進(jìn)展研究
四、
無人機(jī)集群探潛
由于單無人機(jī)作戰(zhàn)平臺載荷帶載量不足，可通過構(gòu)成同構(gòu)無人機(jī)集群的方式協(xié)同進(jìn)行探潛任務(wù)，也可進(jìn)一步構(gòu)成異構(gòu)無人機(jī)集群進(jìn)行探潛與反潛任務(wù)。而由于無人機(jī)集群執(zhí)行探潛任務(wù)無法改變其固有短板，如無人機(jī)續(xù)航能力有限，可考慮構(gòu)建異構(gòu)無人集群（如將無人機(jī)與無人水面艇、無人潛航器等編隊）或有人-無人系統(tǒng)協(xié)作執(zhí)行探潛反潛任務(wù)。本文將針對以下典型應(yīng)用場景闡述異構(gòu)無人機(jī)集群執(zhí)行探潛任務(wù)的作戰(zhàn)方式。
⒈異構(gòu)無人機(jī)集群近岸探潛反潛任務(wù)
從岸基起飛異構(gòu)無人機(jī)集群中，部分飛行速度快、載荷重量小的無人機(jī)攜帶初步探潛設(shè)備（如被動全向聲吶、被動定向聲吶、磁探儀等）及通信中繼設(shè)備，另一部分載荷較大的無人機(jī)攜帶精確探潛裝備（如主動定向聲吶等）及攻潛武器，通過無人機(jī)集群自主協(xié)同進(jìn)行探潛與攻潛任務(wù)。
⒉有人-無人集群協(xié)作探潛反潛任務(wù)
可將一架有人機(jī)與無人機(jī)集群編成反潛編隊執(zhí)行探潛反潛任務(wù)。具體分工是由無人機(jī)集群承擔(dān)探潛任務(wù)，并將探測結(jié)果傳輸至有人機(jī)，由有人機(jī)承擔(dān)信息匯總處理與進(jìn)一步攻潛的任務(wù)。這種架構(gòu)既可發(fā)揮無人機(jī)集群在探潛任務(wù)中的規(guī)模優(yōu)勢，且由于無人機(jī)靈活、成本低的特點，可減少探潛過程中的損耗；也可發(fā)揮有人機(jī)在信息處理及指控方面的優(yōu)勢，以及其載荷重量大的優(yōu)點。
⒊異構(gòu)無人集群護(hù)航應(yīng)召探潛反潛任務(wù)
護(hù)航編隊中，可將無人機(jī)與無人艇編成異構(gòu)無人集群執(zhí)行反潛任務(wù)。當(dāng)無人集群收到探潛指令時，攜帶探潛設(shè)備與通信中繼設(shè)備的無人機(jī)快速飛往目標(biāo)海域進(jìn)行探測，無人艇攜帶探潛設(shè)備與攻潛武器同時趕往目標(biāo)海域。先期到達(dá)的無人機(jī)投放聲吶浮標(biāo)，并用機(jī)上其他探潛設(shè)備進(jìn)行探潛任務(wù)，發(fā)現(xiàn)可疑潛艇后，將信息在無人集群中共享，并傳回護(hù)航編隊指揮中心。
展開 【綜述】海上無人系統(tǒng)集群：發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)
著眼于海上無人系統(tǒng)集群作戰(zhàn)任務(wù)的需要，總結(jié)無人機(jī)集群、水面無人艇集群、無人水下機(jī)器人集群和跨域無人系統(tǒng)集群的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，分析海上無人系統(tǒng)集群協(xié)同作戰(zhàn)所需的關(guān)鍵技術(shù)，包括通信自組網(wǎng)、協(xié)同態(tài)勢感知、任務(wù)分配、航跡規(guī)劃、集群編隊控制和虛擬測試等。系統(tǒng)性歸納海上無人系統(tǒng)集群所需各項技術(shù)的主要研究思路、代表性算法及相關(guān)算法的研究趨勢，期望能夠為海上無人系統(tǒng)集群技術(shù)研究提供有益的參考和借鑒。
無人集群系統(tǒng)自主協(xié)同技術(shù)綜述
對應(yīng)于需求，針對大規(guī)模集群協(xié)同行動主要的研究方向和挑戰(zhàn)有：
（1）支持無人集群自主協(xié)同的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計。為支撐面向高動態(tài)場景的自組織無人集群系統(tǒng)的自主協(xié)同，需要改變固定契約體系架構(gòu)模式，構(gòu)建支持在線學(xué)習(xí)、邊緣決策的動態(tài)契約的無人集群系統(tǒng)分布式體系結(jié)構(gòu)。
（2）無人集群系統(tǒng)自主協(xié)同感知和信息共享。作戰(zhàn)協(xié)同需要識別實例信息，包括作戰(zhàn)條例、規(guī)劃描述、殺傷鏈路等。態(tài)勢感知和共享技術(shù)需要達(dá)到軍事決策和協(xié)同需要的粒度，實現(xiàn)復(fù)雜作戰(zhàn)場景的態(tài)勢抽取、表示和融合。
（3）無人集群系統(tǒng)自主任務(wù)分配與規(guī)劃技術(shù)。針對自組織和他組織有機(jī)結(jié)合的無人集群特點，關(guān)注任務(wù)分配的準(zhǔn)確性與時效性，增強(qiáng)作戰(zhàn)規(guī)劃的輔助決策能力和任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的智能性，實現(xiàn)執(zhí)行過程中在智能體之間動態(tài)任務(wù)分配。
（4）無人集群系統(tǒng)智能協(xié)同決策技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)分割、信息不完備等帶來的系統(tǒng)和環(huán)境不確定性情況下，保持智能群體系統(tǒng)協(xié)同有效的戰(zhàn)術(shù)攻擊能力，實現(xiàn)群體智能系統(tǒng)全局狀態(tài)空間和操作空間的時變靈活性。
（5）無人集群系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)協(xié)同算法高效學(xué)習(xí)、群體自學(xué)習(xí)能力。協(xié)同作戰(zhàn)需要智能群體在空間和時序上形成有效戰(zhàn)術(shù)配合，具有動態(tài)任務(wù)、情景自適應(yīng)的群體自學(xué)習(xí)和自演化能力。
展開 如何使用 COMSOL 軟件中的集群掃描節(jié)點
什么是集群掃描節(jié)點？
將參數(shù)集計算并行化的一種方法是將參數(shù)化掃描與集群計算節(jié)點結(jié)合使用。在執(zhí)行此操作時，你將創(chuàng)建一個跨越多個節(jié)點的大型集群作業(yè)。添加的節(jié)點越多，并行計算的參數(shù)值就越多（當(dāng)然，前提是參數(shù)的數(shù)量多于節(jié)點數(shù)）。
集群示例。
不僅如此，你還可以使用集群掃描節(jié)點將計算并行化，該節(jié)點設(shè)計用于將一個參數(shù)化掃描拆分成多個集群計算作業(yè)。在集群掃描 節(jié)點中定義一組參數(shù)，對于每個參數(shù)值，系統(tǒng)都會將單獨的批處理作業(yè)發(fā)送到集群隊列。計算完成后，COMSOL 軟件會將結(jié)果整合回主進(jìn)程。
你甚至還可以通過這種方式嵌套參數(shù)化掃描，將集群掃描與“標(biāo)準(zhǔn)”參數(shù)化掃描相結(jié)合。你可以決定為哪些參數(shù)啟動單獨的作業(yè)，以及想要將哪些參數(shù)保留在作業(yè)“內(nèi)”。
總而言之，集群掃描節(jié)點是 COMSOL 軟件為你提供的強(qiáng)大工具，可以幫助你實現(xiàn)對建模過程的完全控制。
請注意，你需要擁有“網(wǎng)絡(luò)浮動許可證”（FNL）才能使用集群掃描。此外，建議你熟練掌握文章 COMSOL Desktop? 環(huán)境如何實現(xiàn)在集群上運(yùn)行中討論的設(shè)置，如果你按照該篇文章中的步驟操作并保存設(shè)置，這些設(shè)置將自動應(yīng)用于集群掃描節(jié)點。
何時使用集群掃描節(jié)點
現(xiàn)在，你已經(jīng)知道什么是集群掃描節(jié)點，你可能還想要了解以下兩點：
我應(yīng)該在什么時候使用它？
此節(jié)點在什么情況下優(yōu)于集群計算節(jié)點?
對于上述問題，常見的第一種情況是，你有一個參數(shù)集但不知道模型是否收斂，或者是否對所有參數(shù)組合都有效。參數(shù)集可以控制幾何結(jié)構(gòu)，在采用某些值時，幾何結(jié)構(gòu)可能會導(dǎo)致求解或網(wǎng)格劃分失敗。如果用參數(shù)化掃描計算模型，COMSOL Multiphysics 將在第一個失敗的幾何結(jié)構(gòu)上取消計算，即使后面的幾何結(jié)構(gòu)都能成功計算也將如此。將計算過程拆分為多個單獨的作業(yè)后，你便可以開始針對每個參數(shù)值進(jìn)行計算。
展開 分析軍用和民用無人機(jī)集群的差異，揭印度的老底
中國電科集團(tuán)推出的“集群”無人機(jī)發(fā)射車，能夠發(fā)射48架無人機(jī)，是串列固定翼的
美國低成本無人機(jī)集群技術(shù)（LOCUST）測試
軍用無人機(jī)集群飛行和攻擊，采用的技術(shù)與民用多旋翼無人機(jī)的集群飛行技術(shù)完全不同。中國和美國才是這一領(lǐng)域最領(lǐng)先的國家。印度連門都沒摸到。在軍用集群無人機(jī)領(lǐng)域，除了中美，就連俄羅斯都不靈，印度就等而下之，只能吹吹牛了。
作者：微胖
D4S-V1集群無人機(jī)飛行仿真系統(tǒng)
武漢傲睿爾科技有限公司集群無人機(jī)飛行仿真系統(tǒng)通過多路AI技術(shù)實現(xiàn)機(jī)群內(nèi)的無人機(jī)的自動化飛行、任務(wù)管理和通信管理功能，通過數(shù)據(jù)匯聚后統(tǒng)一在三維場景中進(jìn)行展示，顯示內(nèi)容包括無人機(jī)集群總體飛行態(tài)勢，指定無人機(jī)飛行態(tài)勢和無人機(jī)任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)；同時系統(tǒng)提供統(tǒng)一的設(shè)置管理界面提供仿真無人機(jī)單機(jī)設(shè)置和機(jī)群設(shè)置能力，可對指定無人機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨設(shè)定，并且可以對無人機(jī)集群協(xié)同方式進(jìn)行設(shè)置；在使用時，操作人員可以使用外部操控設(shè)備對指定的仿真無人機(jī)進(jìn)行控制。
產(chǎn)品特點
集群無人機(jī)仿真場景
場景模型：
系統(tǒng)使用3A級3D引擎營造出逼真的集群無人機(jī)飛行場景，對無人機(jī)及城市環(huán)境等進(jìn)行精細(xì)化建模，環(huán)境模型可根據(jù)地圖實物建筑1：
1還原展示。
集群單機(jī)、多機(jī)選定控制
一鍵起飛、降落：可一鍵操控集群無人機(jī)起飛與降落，操作方便快捷。
位置控制：
可通過航跡規(guī)劃或手動單控方式對集群單機(jī)、多機(jī)進(jìn)行位置控制。
航跡規(guī)劃：通過在地圖中設(shè)置航點坐標(biāo)、航點高度和飛行速度等數(shù)據(jù)，對集群無人機(jī)航線進(jìn)行任務(wù)配置。
編隊變換：可設(shè)置集群無人機(jī)飛行編隊，如三角和一字型等，使集群無人機(jī)進(jìn)行編隊變換。
集群智能算法：采用集群有中心編隊（有人操作中心機(jī)編隊飛行）與無中心編隊（航跡飛行與地毯式搜索）集群智能算法，通過地面站控制指令實現(xiàn)對集群及單無人機(jī)姿態(tài)位置控制、軌跡控制、載荷控制。
實時通信
實現(xiàn)地面站、仿真系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)間的實時通信，展示集群無人機(jī)實時飛行軌跡及航測數(shù)據(jù)，如姿態(tài)、位置和速度等數(shù)據(jù)，可根據(jù)實時返回數(shù)據(jù)對集群無人機(jī)進(jìn)行操控。
展開 
群體智能專欄｜基于聯(lián)盟的無人機(jī)集群避障方法
基于聯(lián)盟的無人機(jī)集群避障方法
符小衛(wèi)，張嘉平，魏 可
（西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院，西安 710129）
摘 要: 無人機(jī)集群的避障行為作為群體行為的一種，在國內(nèi)外得到了廣泛的研究和應(yīng)用。針對切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的集群避障控制問題，設(shè)計了僅需個別無人機(jī)獲取虛擬長機(jī)信息的集群避障方法。通過對無人機(jī)集群劃分聯(lián)盟，選出集群子網(wǎng)中的導(dǎo)航信息無人機(jī)來獲取虛擬長機(jī)的信息，在避障時可保證集群的連通性。在此基礎(chǔ)上，通過對集群中各導(dǎo)航信息無人機(jī)施加一個垂直于虛擬長機(jī)運(yùn)動軌跡的額外排斥力，并將虛擬長機(jī)對導(dǎo)航信息無人機(jī)的引導(dǎo)力權(quán)值因子進(jìn)行設(shè)計，使其成為與虛擬長機(jī)和導(dǎo)航信息無人機(jī)距離相關(guān)的自適應(yīng)因子。不但保證集群在面對較大障礙物時能有效地進(jìn)行避障，而且解決了傳統(tǒng)人工勢場避障方法中存在的局部極小值問題。仿真結(jié)果表明了所建模型的合理性和求解方法的有效性。
關(guān)鍵詞: 無人機(jī)集群；拓?fù)淝袚Q；信息濃度；聯(lián)盟；改進(jìn)BFS；避障控制
1 引 言
近年來，無人機(jī)集群在軍事和民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用[1]，得到了科研和工程領(lǐng)域的重點關(guān)注。無人機(jī)集群指通過自組織機(jī)制，使具備有限自主能力的多架無人機(jī)在沒有集中指揮控制的情況下，通過相互間信息通信產(chǎn)生整體效應(yīng)，實現(xiàn)較高程度的自主協(xié)作，從而在盡量少的人員干預(yù)下完成預(yù)期的任務(wù)目標(biāo)。本文重點研究無人機(jī)集群避障控制方法。針對無人機(jī)集群避障問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，常用的防碰撞控制方法包括人工勢場、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最優(yōu)化理論等。其中人工勢場原理簡單、易于理解、計算量小，在避障控制策略中成為首選方法[2]。
文獻(xiàn)[3]用勢能場方法模擬了群聚行為和凝聚力，并使用結(jié)構(gòu)勢函數(shù)來實現(xiàn)集群間的防碰撞，當(dāng)兩機(jī)之間的距離偏小時，排斥因子起主要作用，兩機(jī)分離，避免碰撞，該方法并不能保證相對距離大于最小安全距離。
展開 無人機(jī)集群協(xié)同技術(shù)發(fā)展與展望
趙 林1,張宇飛2,姚明旿2,郭彥濤1
(1.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.西安電子科技大學(xué)，陜西 西安 710071)
摘 要：無人機(jī)集群通過組建高動態(tài)、可擴(kuò)展、智能化的無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)，能夠提升無人機(jī)的適應(yīng)能力，協(xié)同完成復(fù)雜任務(wù)。針對無人機(jī)集群協(xié)同技術(shù)，介紹在路徑規(guī)劃、態(tài)勢感知和任務(wù)協(xié)作等領(lǐng)域的應(yīng)用研究，通過分析無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的發(fā)展歷程及傳統(tǒng)方案的不足，提出未來的無人機(jī)集群協(xié)作將是多智能體的無人機(jī)集群智能協(xié)同，給出了實現(xiàn)框架。
關(guān)鍵詞：無人機(jī)；集群；協(xié)同應(yīng)用；群體智能；多智能體
0 引言
多架無人機(jī)組成無人機(jī)集群可以協(xié)同完成任務(wù)，是未來無人機(jī)的發(fā)展方向。組成無人機(jī)集群的多架無人機(jī)通過機(jī)間鏈路互相通信實現(xiàn)協(xié)作，可以迅速準(zhǔn)確地執(zhí)行路徑規(guī)劃、協(xié)同偵察、協(xié)同感知和協(xié)同攻擊等復(fù)雜任務(wù)。
為實現(xiàn)無人機(jī)集群協(xié)作的誘人前景，國內(nèi)外都積極開展了相關(guān)研究工作。美國方面，美國國防預(yù)先研究計劃局(DARPA)于2015年推出“小精靈”項目，計劃研制具備自組織和智能協(xié)同能力的無人機(jī)蜂群系統(tǒng)。美國防部戰(zhàn)略能力辦公室(SCO)2014年啟動了“無人機(jī)蜂群”項目，旨在通過有人機(jī)空射“灰山鶉”微型無人機(jī)蜂群執(zhí)行低空態(tài)勢感知和干擾任務(wù)。美國海軍研究局(ONR)于2015年公布了“低成本無人機(jī)蜂群”(LOCUST)項目，研發(fā)可快速連續(xù)發(fā)射的無人機(jī)蜂群，無人機(jī)之間利用近距離射頻網(wǎng)絡(luò)共享態(tài)勢信息，協(xié)同執(zhí)行掩護(hù)、攻擊或防御任務(wù)。2017年，在 DARPA 會議中心舉辦“進(jìn)攻性集群戰(zhàn)術(shù)”(OFFSET)項目的提案人活動，目標(biāo)是發(fā)展基于游戲的開放架構(gòu)，為城市作戰(zhàn)的無人集群系統(tǒng)生成、評估和集成集群戰(zhàn)術(shù)。
歐洲方面，2016 年，歐洲防務(wù)局啟動了“歐洲蜂群”項目，開展了無人機(jī)蜂群的自主決策、協(xié)同飛行等關(guān)鍵技術(shù)研究。
展開 水下無人潛航器集群發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)綜述
相比于單體UUV，集群有以下突出優(yōu)勢[2]：1) 集群系統(tǒng)利用單體自主性能夠?qū)崿F(xiàn)集體決策以及群體級穩(wěn)態(tài);2) 集群系統(tǒng)可擴(kuò)展性很高，個別群內(nèi)成員的增減不會對系統(tǒng)造成決定性影響;3)由于集群系統(tǒng)具有高度可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性，所以集群系統(tǒng)魯棒性較強(qiáng)；4) 集群相比于個體最突出的特點是能夠完成個體無法獨自完成的任務(wù)。本文將重點介紹UUV集群的發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)，為其將來的發(fā)展提供參考。
1 主要的UUV集群項目
1.1 軍事領(lǐng)域
各國對UUV的研究正在向集群化的方向發(fā)展，并已被應(yīng)用在軍事領(lǐng)域。2016年英國在“Unmanned warrior” 軍事演習(xí)中直觀的展現(xiàn)了UUV集群在軍事作戰(zhàn)中的關(guān)鍵作用和未來潛力。
1.1.1 持續(xù)瀕海水下監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)項目 (PLUSNet)
PLUSNet (persistent littoral undersea surveillance network) [3]是由美國海軍研究辦公室 (ONR)贊助的一個多機(jī)構(gòu)合作項目，旨在推進(jìn)沿海監(jiān)控技術(shù)發(fā)展，目標(biāo)是探測和跟蹤燃油潛艇。該項目使用固定和移動水下平臺，包括具有檢測系統(tǒng)的底部節(jié)點，具有拖曳陣列的UUVs，以及帶有聲學(xué)和環(huán)境傳感器的水下滑翔機(jī)。節(jié)點組織成集群，與其他集群協(xié)同工作，進(jìn)行大范圍的行動。除檢測、分類和跟蹤等基礎(chǔ)功能外，該項目還在自主性、環(huán)境適應(yīng)性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了研究進(jìn)展。
1.1.2 協(xié)作自主的分布式偵察與探測系統(tǒng)(CADRE)
CADRE (cooperative autonomy for distributed reconnaissance and exploration)[4]系統(tǒng)是協(xié)調(diào)水下無人航行器的異構(gòu)集合的框架，用于自主執(zhí)行面向目標(biāo)的任務(wù)。
展開 著眼于戰(zhàn)場的巡飛器集群察打一體應(yīng)用
未來作戰(zhàn)模式會轉(zhuǎn)向無人機(jī)AI識別定位，目標(biāo)自主攻擊，無人機(jī)集群協(xié)同、有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)等方式。
近年來，無人機(jī)集群在協(xié)同探測、全域打擊、戰(zhàn)術(shù)騙擾等作戰(zhàn)任務(wù)中，逐漸發(fā)揮出越來越重要的作用，成為各國軍事領(lǐng)域重點發(fā)展方向之一。各軍事強(qiáng)國持續(xù)發(fā)展無人機(jī)集群作戰(zhàn)力量，期望以成體系的低成本無人機(jī)集群，襲擾相對孤立的高價值軍事目標(biāo)，發(fā)揮出非對稱作戰(zhàn)優(yōu)勢。
因諾科技軍工事業(yè)部深耕無人機(jī)行業(yè)多年，在無人機(jī)集群系統(tǒng)方面取得了顯著的成績，近期推出了偵察打擊一體巡飛器，巡飛器集群形成“探測+協(xié)同模擬攻擊”的集群飛行應(yīng)用模式，使得無人機(jī)集群在偵察打擊方面得到了嶄新應(yīng)用。
小型偵察INXF-820巡飛器
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集群態(tài)勢感知
巡飛器集群可根據(jù)任務(wù)需要，對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行大范圍集群偵察探測，并對重點關(guān)注目標(biāo)進(jìn)行智能識別。通過遠(yuǎn)程無線鏈路將多路影像數(shù)據(jù)及目標(biāo)信息進(jìn)行回傳地面指控系統(tǒng)，實現(xiàn)多路影像數(shù)據(jù)實時圖像拼接，快速生成戰(zhàn)場敵方態(tài)勢地圖，完成戰(zhàn)場環(huán)境實時可視化。
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