[發明專利]無人-有人機編隊通信拓撲啟發式優化方法及裝置

有效

• 申請號: 201710318877.9
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107092273B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 羅賀;王國強;胡笑旋;馬華偉;靳鵬;夏維
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種無人-有人機編隊通信拓撲啟發式優化方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、根據無人-有人機編隊需要組成的二維持久編隊的隊形獲取編隊通信圖；

S2、當所述無人-有人機編隊發生通信故障時，根據所述通信故障的類型在所述編隊通信圖中刪除通信故障弧或通信故障節點以構建第一重構編隊通信圖；

S3、根據通信拓撲重構算法獲取所述第一重構編隊通信圖對應的第一最優重構通信拓撲；

S4、根據所述第一最優重構通信拓撲、無人-有人機編隊的若干位置配置和所述通信拓撲重構算法獲取滿足預設條件n＞|V|×(|V|-1)/2的第二最優重構通信拓撲即為所述無人-有人機編隊的重優化通信拓撲；

所述位置配置是指無人-有人機編隊中各架飛機在編隊隊形中的位置；通信故障發生之前的位置配置為第一位置配置Pr；|V|表示無人-有人機編隊中飛機的數量；n取1、2、……、{|V|×(|V|-1)/2}+1；

其中，所述步驟S3包括：

獲取所述第一重構編隊通信圖的二維最優持久圖；

若存在一個有人機在所述二維最優持久圖中對應節點的入度為0，則所述二維最優持久圖即為第一最優重構通信拓撲；

否則，通過弧反向操作對所述二維最優持久圖中進行調整，調整后的二維最優持久圖即為第一最優重構通信拓撲。

2.根據權利要求1所述的無人-有人機編隊通信拓撲啟發式優化方法，其特征在于，所述步驟S4還包括：

S41、將重優化通信拓撲To初始化為所述第一最優重構通信拓撲Tr，將重優化位置配置Po初始化為所述第一位置配置Pr；第二最優重構通信拓對應的位置配置為第二位置配置Pn，并將符號n初始化為1；

S42、從{1，2，……，|V|}中任選2個元素組合{i，j}，在所述第一位置配置Pr的基礎上交換PLANEi的位置pi和PLANEj的位置pj得到|V|×(|V|-1)/2個位置配置的集合；

S43、從所述|V|×(|V|-1)/2個位置配置的集合中獲取第n個位置配置作為第二位置配置Pn，并根據所述第二位置配置Pn構建滿足故障約束條件的第二重構編隊通信圖；

S44、根據所述第二重構編隊通信圖和所述通信拓撲重構算法計算出所述第二位置配置Pn對應的第二最優重構通信拓撲Tn；

S45、計算所述第二最優重構通信拓撲Tn的權重值，若該權重值小于所述重優化通信拓撲To的權重值，則將所述重優化通信拓撲To更新為所述第二最優重構通信拓撲Tn，將所述重優化位置配置Po更新為所述第二位置配置Pn；

S46、若該權重值等于所述重優化通信拓撲To的權重值，則計算從第一位置配置Pr切換到所述第二位置配置Pn的PLANE移動距離之和，若該PLANE移動距離之和小于從第一位置配置Pr切換到所述重優化位置配置Po的PLANE移動距離之和，則將重優化通信拓撲To更新為所述第二最優重構通信拓撲Tn，將重優化位置配置Po更新為所述第二位置配置Pn；

S47、將所述符號n的值增加1，判斷n是否滿足預設條件n＞|V|×(|V|-1)/2，若不滿足轉到步驟S43。

3.根據權利要求1所述的無人-有人機編隊通信拓撲啟發式優化方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

若所述通信故障的類型為單播發射機故障，則刪除所述編隊通信圖中對應節點的所有出弧；

若所述通信故障的類型為單播接收機故障，則刪除所述編隊通信圖中對應節點的所有入弧；

若所述通信故障的類型為單播收發機故障、廣播發射機故障或者廣播接收機故障，則刪除所述編隊通信圖中對應節點的所有入弧和出弧以及該節點；

或者，

若通信故障的類型為任意兩飛機之間的鏈接中斷，則刪除所述編隊通信圖中該鏈接對應的弧；

在所述編隊通信圖中，若某個無人機的對應節點被刪除或該節點的所有弧被刪除，則所述無人機退出編隊并獨自返回機場；若某個有人機的對應節點被刪除或該節點的所有弧被刪除，則所述有人機退出編隊并在一個不同的飛行高度上跟隨編隊參考航跡飛行。