基于预知博弈树的多无人机群智协同空战算法周文卿 1 , 朱纪洪 2* , 匡敏驰 2 , 史恒 21. 清华大学计算机科学与技术系, 北京 100084;2. 清华大学精密仪器系, 北京稿日期: 2021-07-15; 接受日期: 2021-10-14摘要 无人机广义上为不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控飞行器. 在现代空战中, 无人机占据了越来越重要的地位. 然而目前关于无人机的空战算法的研究大都是在高度简化的低精度简单场景中进行的, 使用的方法也大都受限于已有的专家知识, 无法充分发挥智能空战算法的优势. 因此, 本文对基于预知博弈树的多无人...

　　基于预知博弈树的多无人机群智协同空战算法周文卿 1 , 朱纪洪 2* , 匡敏驰 2 , 史恒 21. 清华大学计算机科学与技术系, 北京 100084;2. 清华大学精密仪器系, 北京 100084* E-mail: .cn收稿日期: 2021-07-15; 接受日期: 2021-10-14摘要 无人机广义上为不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控飞行器. 在现代空战中, 无人机占据了越来越重要的地位. 然而目前关于无人机的空战算法的研究大都是在高度简化的低精度简单场景中进行的, 使用的方法也大都受限于已有的专家知识, 无法充分发挥智能空战算法的优势. 因此, 本文对基于预知博弈树的多无人机群智协同空战算法进行了研究. 首先使用Unity3D搭建了一套贴近于真实空战场景的仿真环境; 然后根据现有的空战知识封装了一套战术机动动作, 实现了脚本化的飞机编队, 并设计了一套空战态势评估函数; 以此为基础提出了基于预知博弈树的空战AI算法框架, 通过预知博弈树算法完成了角色分配和机动动作决策的任务, 使用XGBoost将其转化为一个在线的实时算法; 以状态机算法为baseline, 在高逼真度仿真平台上通过空战AI对抗实验, 验证了本文提出的空战算法的有效性.关键词 多无人机群智协同, 智能空战, 预知博弈树算法, 高逼真度仿线 引言无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)广义上为不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控飞行器. 无人机通常使用遥控、导引或自动驾驶的方法来进行控制, 在用途上则通常用于军事、科学研究、场地勘探、休闲娱乐等方面. 在军事方面, 无人机最早用作靶机或炸药的载具, 随后慢慢发展出了无人侦察机、诱饵机和具备对地攻击能力的作战飞机等PG电子官方平台. 随着近些年人工智能、5G通信和微电子技术的发展, PG电子官方平台无人机在自主导航、精准定位、可靠通信、实时避障等方面都有了长足的进步. 而无人机由于其小型化、低成本、安全性和数量规模优势, 在现代空战中占据了越来越重要的地位,并逐渐发展出了蜂群战术和有人机/无人机群智协同等多种多样的作战方式 [1] .近年来, 国内外众多学者在无人机的机器视觉、自主飞行、集群算法、有人/无人协同和空战算法等方面做出了许多研究 [2,3] . 美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)宣布其已经分别在2020年1月和9月完成了对于进攻性蜂群使能战术(offensive swam-enabled tactics, OFF-SET)的第三和第四次野外实验, 分别演示了异构蜂群无人机对于城区突袭任务和模拟目标保护的能力 [4] .而针对无人机的自主控制, Alfeo等人 [5] 对无人机在杂引用格式: 周文卿, 朱纪洪, 匡敏驰, 等. 基于预知博弈树的多无人机群智协同空战算法. 中国科学: 技术科学, 2022, 52Zhou W Q, Zhu J H, Kuang M C, et al. Multi-UAV cooperative swarm algorithm in air combat based on predictive game tree (in Chinese). Sci Sin Tech, 2022, 52, doi: 10.1360/SST-2021-0294© 2022 《中国科学》杂志社 中国科学: 技术科学体智能激发汇聚及应用专辑 论 文网络首发时间：2022-08-11 18:26:31网络首发地址：