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专利号: 2018116126493
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:

1.一种无人机群竞技对抗方法,其特征在于:

包括如下步骤:

步骤一,无人机的各模块初始化,定义探测范围、预设时间Δt1和Δt2;

步骤二,无人机在对抗过程中匀速飞行,开启探测模式,同时启动定时器Δt1。

步骤三,若当前耗费时间Δt<Δt1,则按照原航向继续探测目标;反之,顺时针旋转α,进行二次探测;

步骤四,探测到目标后,判断目标信息素和代价信息素状态,比较相关数值,选择最佳目标;

步骤五,启动加速装置,同时启动定时器Δt2;在匀加速运动的过程中,继续对选中目标进行探测,实时掌控目标的飞行信息;

步骤六,若当前耗费时间Δt<Δt2,则启动攻击装置,对目标进行攻击;若Δt>Δt2,或者目标偏离探测范围,或者目标已被攻击,则改变无人机航向,顺时针旋转α,进行二次探测,恢复到步骤一。

2.根据权利要求1所述的一种无人机群竞技对抗方法,其特征在于:各所述无人机均搭载有自杀攻击模块、加速撞击模块、探测模块、通信模块和控制模块;在所述控制模块的寄存器中,存储着目标信息素和代价信息素。

3.根据权利要求2所述的一种无人机群竞技对抗方法,其特征在于:所述目标信息素描述的是可选目标的生存状态,用[x,y]表示,其中x为无人机在探测范围内发现的第x个目标,y为该目标的生存状态,取值为0或1,0表示目标已被攻击,1表示目标未被攻击,无人机只对生存状态为1的目标进行攻击;目标信息素表述为:当无人机开始向目标发起攻击时,目标信息素不变;当无人机对某一目标攻击成功时,该目标的信息素变为[x,0],并立即消失。

4.根据权利要求3所述的一种无人机群竞技对抗方法,其特征在于:所述代价信息素包含判断能否击中目标的攻击代价C1,和判断能否顺利抵达目标的飞行代价C2。

无人机的探测范围内某一目标的面积为S1,该探测范围的总面积为S2,目标在探测范围内所占比例越大,成功攻击的可能性就越大;攻击代价C1表述为:飞行代价C2为无人机到达目标的最短时间;通过传感器获取无人机与目标连线的距离d,以及该连线与飞行方向的偏转角度β;假设无人机在正常状态下以v0的速度匀速飞行,攻击状态下启动加速器时做匀加速运动,加速度为a,飞行过程中每偏转1°耗费时间为Δt0,偏转时无人机继续做匀速运动,不能加速;故飞行代价C2是无人机偏转时间与加速时间之和,具体表述如下:代价信息素用[x,z]表示,其中x为无人机在探测范围内发现的第x个目标,z为攻击该目标时攻击代价和飞行代价的线性加权之和,z的定义式如下:其中,w1和w2为各指标的权重;z值越小,说明完成任务的时间越短,攻击成功的可能性越大,如果多个目标进入无人机的探测范围,选择z值最小的目标进行攻击;由于无人机和目标都在迅速移动,它们之间的距离和角度不断变化,该信息素的数值也会不断更新,若在一定时间内无人机未攻击该目标,对应的信息素完全挥发。

5.根据权利要求4所述的一种无人机群竞技对抗方法,其特征在于:所述Δt1为飞行半径与飞行速度的比值,具体公式如下:攻击过程的预设时间为Δt2,定义为无人机离飞行方向的偏向角度最大即α时,飞行距离最大即R时需要消耗的时间,具体公式如下:无人机在探测过程中发现单个目标,或者若干目标,通过传感器获知目标的两种信息素,在目标生存的状态下,比较所述代价信息素的数值,选择数值较小的一个目标进行攻击;无人机A探测到处于生存状态的目标a,直接对其攻击,成功后a的目标信息素数值由1变为0;无人机A探测到处于生存状态的目标a和b,比较两者的代价信息素的数值,若a

在与敌军对抗的过程中,无人机A在探测范围内发现了a和b两个目标,无人机B探测出目标b,无人机A经过传感器和控制器的相关运算,得到目标a的目标信息素为[1,1],代价信息素为[1,a],目标b的目标信息素为[2,1],代价信息素为[2,b];无人机B测得目标b的目标信息素为[1,1],代价信息素为[1,c],无人机A发现目标a的信息素用A{[1,1],[1,a]}表示,发现目标b的信息素用A{[2,1],[2,b]}表示;无人机B发现目标b的信息素用B{[1,1],[1,c]}表示;

无人机A有a和b两个目标可供选择,无人机B只能攻击目标b。对于无人机A来说,若ab,说明目标b更容易被攻击,此时A和B处于竞争状态,均选择目标b进行攻击,时间代价小的无人机攻击成功后,另一架无人机检测到b的目标信息素为[1,0],则放弃该目标,重新进行探测;

若无人机在预设时间Δt1内还未探测到目标的无人机将改变航向,将飞行方向顺时针旋转α,探测半径依旧为R,重新探测目标。