基于信道容量的協同探測資源聯合優化方法
2022年電子技術應用第9期
羅 菁1，2，梁前超1
1.海軍工程大學，湖北 武漢430019；2.空軍預警學院，湖北 武漢430019
摘要： 針對空間感知中的協同探測任務，利用探測信道容量作為優化目標，對蜂群算法進行改進并實現對集群軌跡與動力的聯合優化。首先構建了多發多收協同探測模型，基于信息論的視角，推導出探測模型的信道容量，將其作為優化無人集群動力與輻射功率的目標函數，然后逐個分析并梳理出影響與制約目標函數的因素，從而明晰了優化目標與約束條件。接著針對蜂群算法的不足，改進其搜索策略與參數優化方法。進而構建了基于改機蜂群算法的協同探測動力優化流程。最后通過仿真驗證與算法對比，表明本文算法能夠提升無人機集群協同探測的感知能力。
中圖分類號： TN97
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222996
中文引用格式： 羅菁，梁前超. 基于信道容量的協同探測資源聯合優化方法[J].電子技術應用，2022，48(9)：13-21.
英文引用格式： Luo Jing，Liang Qianchao. A joint optimization method for cooperative detection resources based on channel capacity[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(9)：13-21.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222996
中文引用格式： 羅菁，梁前超. 基于信道容量的協同探測資源聯合優化方法[J].電子技術應用，2022，48(9)：13-21.
英文引用格式： Luo Jing，Liang Qianchao. A joint optimization method for cooperative detection resources based on channel capacity[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(9)：13-21.
A joint optimization method for cooperative detection resources based on channel capacity
Luo Jing1，2，Liang Qianchao1
1.Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China；2.Air Force Early Warning Academy，Wuhan 430019，China
Abstract： Aiming at the cooperative detection task in spatial perception, using the detection channel capacity as the optimization target, the bee colony algorithm is improved and the joint optimization of the swarm trajectory and power is realized. Firstly, a multi-transmit and multi-receive cooperative detection model is constructed. Based on the perspective of information theory, the channel capacity of the detection model is deduced and used as the objective function for optimizing the power and radiation power of unmanned clusters. The factors that affect and constrain the objective function are analyzed and sort out one by one, so as to clarify the optimization objectives and constraints. Then, aiming at the shortcomings of the bee colony algorithm, its search strategy and parameter optimization method are improved. Furthermore, a dynamic optimization process of collaborative detection based on the modified bee colony algorithm is constructed. Finally, through simulation verification and algorithm comparison, it shows that the algorithm in this paper can improve the perception ability of UAV swarm cooperative detection.
Key words : UAV swarm；cooperative detection；channel capacity；joint optimization；artificial bee colony algorithm
0 引言
“知己知彼，百戰不殆”，這是所有從事軍事研究人員的共識，在未來戰場中，體現為實現戰場的單向透明性，即我方能夠掌握敵方動態，而敵方難以了解我方狀態，從而實現先敵發現、先敵決策、先敵行動，掌握戰場的主動權[1-3]。這就要求我方具有明顯優于敵方的態勢感知能力，這種感知不僅局限于時刻的空間位置感知，還要求實現包括電磁維度與能量維度的跨域感知，與對敵方全域的預測，從而識別與預判對手的意圖，便于決策與行動。隨著無人技術與信息技術的迅猛發展，無人平臺能力逐步提升，甚至在某些軍事領域已經出現了超越人的狀態與趨勢[4-6]。尤其是無人機集群[7-10]因其數量效應與規模效應，已經涌現出單體平臺不具備的功能，已然成為未來戰場的主要作戰平臺與對抗樣式。
無人機集群具有良好的群體分布式優勢，能夠靈活地調整自身空間位置，以實現分布式的方式提升對戰場態勢的感知能力，而如何優化調整無人機集群的探測資源，已然成為制約無人機集群協同探測性能的瓶頸。
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作者信息：
羅 菁1，2，梁前超1
(1.海軍工程大學，湖北 武漢430019；2.空軍預警學院，湖北 武漢430019)
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