国家自然科学基金项目
无人机集群并行仿真可扩展研究
基本信息
项目批准号：62102446
申请代码：F02
项目名称：无人机集群并行仿真可扩展研究
项目负责人：李豪
依托单位：中国人民解放军军事科学院战争研究院
研究期限：2022-01-01 至 2024-12-31
资助经费：30.0（万元）
中文摘要：
近年来，无人机集群系统在军事和民用领域引起了广泛的关注。随着技术的发展，以及各应用领域的迫切需求，无人机集群仿真正朝着大规模、高精度以及智能化的方向发展。然而，无人机集群仿真的性能也面临重要挑战。目前，对无人机集群的仿真研究还主要在单节点上开展，有关仿真并行可扩展性方面的研究还没有太多的进展。本项目针对无人机集群典型仿真任务场景，分别对无人机集群的计算模式和通信范式进行建模，并最终建立无人机集群并行仿真可扩展模型。基于所构建的可扩展模型，围绕并行仿真的两个关键步骤，并行任务划分和并行度决策，分别进行了研究。考虑到无人机集群仿真的动态变化特性，对无人机集群并行仿真的动态负载均衡以及并行度自适应等前沿技术展开了进一步探索。本项目的研究成果可以为无人机集群并行仿真的性能分析、预测以及优化提供理论和实践指导。
英文摘要：
In recent years, multi-UAV systems have attracted extensive attention in military and civilian fields. With the development of technology and the urgent needs of various application fields, the multi-UAV simulation is developing towards large-scale, high-precision and intelligent. However, the performance of Multi-UAV simulation also faces important challenges. At present, the research of multi-UAV simulation is mainly carried out on a single node, and there is not much progress on the parallel simulation. Aiming at the typical simulation task scenario of Multi-UAV, this project models the computing mode and communication paradigm of Multi-UAV respectively, and finally establishes the parallel scalability model of Multi-UAV simulation. Based on the scalability model, two key steps of parallel simulation, parallel task partition and parallel degree decision, are studied. Considering the dynamic characteristics of Multi-UAV simulation, the dynamic load balancing and parallel degree adaptive of Multi-UAV parallel simulation are further explored. The research results of this project can provide theoretical and practical guidance for performance analysis, prediction and optimization of Multi-UAV parallel simulation.
结题摘要
本项目围绕无人机集群并行仿真可扩展关键技术展开研究。面向大规模无人机集群仿真需求，对典型高精度开源仿真平台虚幻引擎展开框架分析和热点定位，在此基础上提出一种基于MPI的无人机集群并行可扩展仿真架构，通过跨节点多进程模式，将无人机仿真任务分配到多个节点上并行执行；提出基于模型信息交互的并行计算任务划分与负载均衡方法，对无人机单体仿真性能进行分析与拆解，定位不同模型组件的仿真计算任务量，确定不同类型仿真实体的计算量，然后创新性将仿真计算任务分配转化为K短路计算问题，并采用贪心算法实现对并行仿真任务的均衡分配；设计负载检测算法与并行度决策算法，突破并行度自适应技术，在仿真运行过程中，监测到负载失衡时，并行决策算法根据当前的计算任务负载情况重新计算并行度，当前并行度大于新计算得到的并行度时，基于负载迁移技术重新进行任务划分。上述相关成果为大规模无人机集群高效并行仿真提供了技术支撑，具有一定的军事和社会应用价值。
从官网获取报告原文信息请点击左下角“阅读原文”！
版权声明：本文所有文字来自国家自然科学基金委员会官方网站（https://www.nsfc.gov.cn/），版权归原作者/机构所有。如有侵权，请留言并提交证据，收到核实后删。
！
以科技赋能产业
以创新引领发展
未来，已来！
