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专利号: 2018116110739
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于异构无人机的蜂群对抗方法,其特征在于:异构无人机群包括攻击无人机、信息无人机和协调无人机;在会面阶段,攻击无人机组成战斗群,对来袭的敌机进行攻击,信息无人机和协调无人机寻机向高空飞行,为混战阶段的侦察探测做好准备;

在混战阶段,在混战阶段,无人机的工作过程包括如下步骤:

步骤一,信息无人机对威胁环境进行监控并建模,探测出友机和敌机的位置和状态信息,根据敌机的分布情况,实时划分出以每个敌机为中心的不规则多边形区域,将相邻的敌机两两相连,画出它们连线的垂直平分线,将垂直平分线连接起来,构成若干个多边形区域,每个多边形区域内具有一个敌机,然后以广播的形式发布任务;信息无人机启动定时器,设置更新时间Δt1,开始计时;

步骤二,协调无人机接收到信息无人机发布的任务后,分解系统任务,计算飞行代价,为每架攻击无人机分配目标,将任务发送给相应的攻击无人机;

步骤三,攻击无人机接收到协调无人机分配的任务后,根据协调无人机提供的目标信息,并在步骤一中实时划分出来的各多边形区域中对敌机目标进行定位,开始跟踪;同时启动定时器,设置攻击时间Δt2,开始计时;

步骤四,若攻击无人机找准目标,则启动加速模块,距离目标一定范围时启动攻击模块,通过发射喷射物,对目标进行驱逐;

步骤五,若攻击无人机在时间Δt2内未追击到目标,则向协调无人机发送请求任务协同的信号、需要协同的任务信息,以及自身可提供的信息;

步骤六,协调无人机接收到攻击无人机发来的信号和信息后,将待协同的任务列表和可共享信息放入待协调队列,利用任务协同算法求解出最优解,更新任务列表,发送给对应的攻击无人机;

步骤七,在时间Δt1后,信息无人机若探测到环境中的敌机已被全部击退,则对抗结束;

否则转向步骤一。

2.根据权利要求1所述的一种基于异构无人机的蜂群对抗方法,其特征在于:所述信息无人机由全局探测模块、通信模块和控制模块组成;全局探测模块中嵌有能探测战场环境、敌机概况、友机状态的机载传感器;通信模块与协调无人机和攻击无人机通信,将搜集到的信息以广播的形式发送给全局工作区;所述控制模块包括供电装置、定时器、控制器;供电装置负责为无人机提供电力;定时器设置更新时间Δt1,对战争区域重新定位和划分;控制器用来控制其他模块的功能实现。

3.根据权利要求1所述的一种基于异构无人机的蜂群对抗方法,其特征在于:所述协调无人机由局部探测模块、通信模块、控制模块组成;协调无人机负责任务的规划与协调,利用通信技术实现其功能;所述局部探测模块探测邻近无人机的位置,防止误撞;通信模块主要用于和信息无人机、攻击无人机通信,获取实时态势信息和任务执行状态,提供任务列表;控制模块负责分解全局任务,规划任务列表。

4.根据权利要求1所述的一种基于异构无人机的蜂群对抗方法,其特征在于:所述攻击无人机由局部探测模块、通信模块、攻击模块、加速模块和控制模块组成;局部探测模块搭载传感器,能锁定和跟踪由协调无人机分配的目标;通信模块负责与信息无人机和协调无人机实时通信,从信息无人机处读取相关信息,从协调无人机处获取任务指令、发送任务协同的信号;当攻击无人机锁定目标时,加速模块提供飞行动力,使其迅速进入目标的可攻击范围内,攻击模块利用喷射式装置以击退目标;控制模块负责对其他模块进行调节和控制,其中还包含定时器,从领取任务后开始定时,若在攻击时间Δt2内未攻击成功目标,则向协调无人机发送请求协同的信号;

攻击无人机的攻击模块上具有喷射式装置,机内有压力装置,与机身的喷嘴连接,利用压力通过喷嘴将喷射物附着到目标上,从而达到削弱目标无人机的性能,让其不能正常执行任务,所述攻击无人机的喷射范围为一个以该攻击无人机为顶点、圆心角为α、半径为R的扇形区域;无人机在与目标呈R的直线距离时发起攻击。

5.根据权利要求1所述的一种基于异构无人机的蜂群对抗方法,其特征在于:

面对蜂拥而至的敌机群,攻击无人机保持战斗群队形,抵御敌军的侵略;信息无人机和协调无人机飞在队伍的后方,在保证自身安全的情况下伺机向上层空域飞行,为混战阶段侦察战争环境做好准备;

在会面阶段,攻击无人机利用局部探测模块对飞行方向的战争环境进行探测,探测范围即为该攻击无人机的喷射范围;若在此范围中探测到敌机,则立即启动喷射式装置,对目标进行攻击。若未探测到敌机,则按照原方向继续飞行;

当信息无人机和协调无人机飞行至上层空域,前线的友机和敌机已进入混战阶段,信息无人机利用其优势地理位置,对整个战场环境进行探测和建模,根据敌机的位置划分区域,并将战场信息发送给协调无人机;协调无人机利用任务分配原理和任务协调原理,为友机分配需要攻击的目标或者需要协同的任务,并将任务分配列表发送给攻击无人机。攻击无人机领取任务后,启动局部探测模块寻找并跟踪目标,在适当的距离内对目标进行攻击。