[發(fā)明專利]按任務(wù)優(yōu)先級(jí)序貫拍賣的多平臺(tái)傳感器協(xié)同管理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611002200.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN106789740B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳巍;王國(guó)宏;孫殿星;譚順成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍航空大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/865
• 分類號(hào): H04L12/865;H04L12/911;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.按任務(wù)優(yōu)先級(jí)序貫拍賣的多平臺(tái)傳感器協(xié)同管理方法，其特征在于包括：

步驟(一)、首先在不同平臺(tái)上設(shè)置不同智能體功能模塊，包括：在指揮平臺(tái)上設(shè)置任務(wù)分配智能體模塊，負(fù)責(zé)任務(wù)分配和傳感器的選擇；在成員平臺(tái)上設(shè)置傳感器管理智能體模塊，負(fù)責(zé)收集各個(gè)平臺(tái)傳感器狀態(tài)，管控傳感器的工作狀態(tài)、模式；

步驟(二)、任務(wù)分配智能體通過各平臺(tái)的通信鏈接，實(shí)時(shí)向各個(gè)平臺(tái)發(fā)送移動(dòng)智能體，用于檢測(cè)通信鏈路，以及收集平臺(tái)位置、運(yùn)動(dòng)信息、傳感器類型、工作模式、當(dāng)前工作狀態(tài)、傳感器探測(cè)精度；

步驟(三)、任務(wù)分配智能體根據(jù)已經(jīng)獲得的目標(biāo)的位置、運(yùn)動(dòng)信息和各個(gè)平臺(tái)的位置、運(yùn)動(dòng)信息以及傳感器的探測(cè)角度范圍對(duì)目標(biāo)和傳感器進(jìn)行粗配對(duì)，確定各個(gè)平臺(tái)上傳感器的狀態(tài)x_ijk，其中x_ijk的下標(biāo)i表示目標(biāo)編號(hào)，i＝1,2,3,...,I，I表示目標(biāo)的總數(shù)，j表示平臺(tái)編號(hào)，j＝1,2,3,...,J，J表示平臺(tái)的總數(shù)，k表示傳感器的編號(hào)，k＝1,2,3,...,K，K表示傳感器的總數(shù)，x_ijk∈{0,1}，若x_ijk＝1表示第j個(gè)平臺(tái)的第k個(gè)傳感器對(duì)目標(biāo)i可支配，若x_ijk＝0，表示不可支配；任務(wù)分配智能體根據(jù)已獲得的目標(biāo)位置、運(yùn)動(dòng)信息以及其它情報(bào)信息輸入，對(duì)目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行劃分，主要任務(wù)包括監(jiān)視、跟蹤、識(shí)別、火控，得出不同任務(wù)的精確需求門限η_i，其中，η_i的下標(biāo)i表示目標(biāo)編號(hào)；

步驟(四)、假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t_k，對(duì)下一時(shí)刻t_k+1進(jìn)行規(guī)劃，任務(wù)分配智能體和傳感器管理智能體共同協(xié)調(diào)工作，按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)序貫拍賣方法實(shí)現(xiàn)傳感器選擇和目標(biāo)分配，具體又可分為以下步驟：

(41)在t_k時(shí)刻任務(wù)分配智能體對(duì)目標(biāo)按優(yōu)先級(jí)排序，并確定第i個(gè)目標(biāo)跟蹤精度需求η_i；根據(jù)各個(gè)目標(biāo)與各個(gè)平臺(tái)的相對(duì)位置關(guān)系、威脅等級(jí)以及平臺(tái)傳感器探測(cè)范圍、角度、探測(cè)精度的限制確定不同平臺(tái)不同傳感器對(duì)不同目標(biāo)的價(jià)格p_ijk，其中，i表示目標(biāo)編號(hào)，j表示平臺(tái)編號(hào)，k表示傳感器編號(hào)；

將目標(biāo)i對(duì)應(yīng)的不同平臺(tái)上不同傳感器的價(jià)格矩陣P_i定義為

任務(wù)分配智能體向各個(gè)平臺(tái)發(fā)送移動(dòng)智能體，移動(dòng)智能體通過與平臺(tái)上的傳感器管理智能體交互，搜集成員平臺(tái)的傳感器資源信息，確定傳感器資源矩陣X，X為一個(gè)三維矩陣，每個(gè)元素x_ijk，x_ijk∈{0,1}，x_ijk＝1表示j號(hào)平臺(tái)的第k種傳感器對(duì)目標(biāo)i可支配，x_ijk＝0為不可支配，將目標(biāo)i對(duì)應(yīng)的傳感器資源矩陣X_i定義為

(42)按目標(biāo)優(yōu)先級(jí)排序，按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序?qū)⒛繕?biāo)i拿出來進(jìn)行競(jìng)拍，遍歷傳感器資源矩陣X_i中對(duì)應(yīng)x_ijk＝1的所有傳感器組合S_im，其中，S_im表示第i個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的第m個(gè)傳感器組合，m＝1,2,...,M，M為所有組合的總數(shù)，分別對(duì)每個(gè)傳感器組合對(duì)應(yīng)的量測(cè)誤差矩陣進(jìn)行壓縮融合，得到融合精度R_im

其中，R_im表示目標(biāo)i對(duì)應(yīng)的第m個(gè)組合的融合誤差協(xié)方差矩陣，R_jk表示目標(biāo)i對(duì)應(yīng)的第m個(gè)傳感器組合S_im中第j個(gè)平臺(tái)第k個(gè)傳感器誤差轉(zhuǎn)換到融合中心后的誤差協(xié)方差矩陣；若平臺(tái)中傳感器包含紅外、電子戰(zhàn)被動(dòng)傳感器時(shí)，可以將紅外和電子戰(zhàn)角度誤差與雷達(dá)進(jìn)行壓縮融合，再進(jìn)行轉(zhuǎn)換；如果跟蹤過程中能得到航跡，也可將量測(cè)誤差矩陣用濾波誤差協(xié)方差代替；

分別將每一個(gè)傳感器組合對(duì)應(yīng)的融合誤差協(xié)方差矩陣R_im與目標(biāo)i對(duì)應(yīng)的跟蹤精度門限η_i比較，判斷

其中，trace(i)表示求括號(hào)內(nèi)矩陣求跡，當(dāng)上式成立，則表示傳感器組合S_im能滿足目標(biāo)i的探測(cè)跟蹤任務(wù)需求，將能滿足任務(wù)需求的組合存儲(chǔ)在分配矩陣D_in中，

其中，D_in矩陣中，行代表平臺(tái)編號(hào)，從1到J，J為最大平臺(tái)編號(hào)，列代表平臺(tái)對(duì)應(yīng)的傳感器編號(hào)，從1到K，K為最大傳感器編號(hào)；d_ik∈{0,1}，d_ik＝1表示該傳感器分配給目標(biāo)i，d_ik＝0表示該傳感器沒有分配給目標(biāo)i；

p′_in＝sum(P_i·D_in)

其中，p′_in表示第n個(gè)滿足精度需求的組合對(duì)應(yīng)的價(jià)格之和，sum(·)表示對(duì)矩陣所有元素求和；

[p′_iI,n_i]＝min(p′_in,n＝1,2,3,...,N)

其中，p′_iI表示p′_in中最小的價(jià)格，n_i表示取得最小價(jià)格對(duì)應(yīng)的n的編號(hào)，min(·)表示求括號(hào)內(nèi)最小值，N表示滿足第i個(gè)目標(biāo)精度需求的最大傳感器組合數(shù)；

將p′_iI與門限比較，

p′_iI≤η_p

如果上式成立，則將n_i對(duì)應(yīng)的分配分配給目標(biāo)i；

(43)將優(yōu)先級(jí)次之的目標(biāo)，假設(shè)編號(hào)為i′，拿出來進(jìn)行拍賣，首先根據(jù)目標(biāo)i′拍賣之前的分配矩陣判斷某些傳感器的使用是否已經(jīng)達(dá)到了容量上限，具體方法是：計(jì)算傳感器消耗矩陣D_total，

其中，

將D_total與傳感器跟蹤容量矩陣D_h對(duì)應(yīng)元素逐一進(jìn)行比較，其中，D_h

其中，D_h中的元素h_jk代表第j個(gè)平臺(tái)中的第k個(gè)傳感器能跟蹤的最大目標(biāo)數(shù)；

計(jì)算兩者之差

對(duì)D中的元素與0比較，若某一元素大于等于0，設(shè)這個(gè)元素在D中第j行和第k列，則認(rèn)為目標(biāo)標(biāo)號(hào)在i′之后的目標(biāo)不能被分配定j個(gè)平臺(tái)上的第k個(gè)傳感器，令價(jià)格矩陣中的第j行和第k列的價(jià)格等于一個(gè)趨近于無窮大的實(shí)數(shù)，由此第j個(gè)平臺(tái)上的第k個(gè)傳感器將不再被其它目標(biāo)選擇；

(44)回到第(43)步，遍歷所有目標(biāo)后，得到對(duì)應(yīng)的分配矩陣根據(jù)矩陣建立第j個(gè)平臺(tái)中K個(gè)傳感器分配給I個(gè)目標(biāo)的分配矩陣B_j，

類似的所有平臺(tái)對(duì)應(yīng)的傳感器分配矩陣B₁,B₂,...,B_J，利用移動(dòng)智能體將其中的B_j傳送給對(duì)應(yīng)的第j個(gè)平臺(tái)的傳感器管理智能體，讓傳感器管理智能體按照分配矩陣B_j管理傳感器掃描，完成對(duì)目標(biāo)的探測(cè)；

步驟(五)、任務(wù)分配智能體將任務(wù)分配結(jié)果利用通信鏈路傳給傳感器管理智能體，傳感器管理智能體按照任務(wù)智能體的傳感器分配，控制傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)跟蹤，完成對(duì)分配目標(biāo)的測(cè)量；各個(gè)傳感器接收到量測(cè)，按事先約定，將點(diǎn)跡或航跡傳送給信息融合中心，融合中心進(jìn)行點(diǎn)跡或航跡融合，將融合的相關(guān)精度結(jié)果傳送給任務(wù)分配智能體；

步驟(六)、任務(wù)分配智能體對(duì)融合結(jié)果與任務(wù)需求進(jìn)行比對(duì)、評(píng)估，如果目標(biāo)跟蹤結(jié)果滿足任務(wù)需求精度，則等到時(shí)間t_k+1到，再進(jìn)行目標(biāo)傳感器再分配；如果目標(biāo)跟蹤結(jié)果不滿足任務(wù)需求精度需求，也可提前進(jìn)行目標(biāo)再分配，回到步驟(二)。