[發(fā)明專利]基于多無人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010138475.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN111221352B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉振;蒲志強(qiáng);丘騰海;康揚(yáng)名;易建強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 北京市恒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會(huì)

1.一種基于多無人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括管理模塊以及博弈雙方的無人機(jī)編隊(duì)模塊、態(tài)勢評(píng)估模塊、決策模塊、協(xié)同任務(wù)分配模塊；

所述管理模塊，配置為存儲(chǔ)所述無人機(jī)編隊(duì)模塊發(fā)送的第一信息并發(fā)送至所述態(tài)勢評(píng)估模塊；

所述無人機(jī)編隊(duì)模塊，配置為當(dāng)巡航過程中發(fā)現(xiàn)對(duì)抗方的無人機(jī)時(shí)，獲取當(dāng)前方、對(duì)抗方無人機(jī)編隊(duì)中的各無人機(jī)的狀態(tài)信息，作為第一信息并發(fā)送至所述管理模塊；還配置為控制當(dāng)前方各無人機(jī)執(zhí)行所述協(xié)同任務(wù)分配模塊發(fā)送的控制指令；

所述態(tài)勢評(píng)估模塊，配置為基于所述第一信息，通過預(yù)設(shè)多種預(yù)設(shè)類別的評(píng)估方法獲取當(dāng)前方各無人機(jī)的態(tài)勢評(píng)估信息；所述態(tài)勢評(píng)估信息包括機(jī)動(dòng)能力評(píng)估信息和視野能力評(píng)估信息；所述視野能力評(píng)估信息包括距離評(píng)估值、方位角評(píng)估值和進(jìn)入角評(píng)估值；所述機(jī)動(dòng)能力評(píng)估信息包括能量評(píng)估值和空戰(zhàn)性能評(píng)估值；

；

其中，所述能量評(píng)估值其計(jì)算方法為：

其中，表示第i架無人機(jī)的能量值，H_i為第i架無人機(jī)的飛行高度，V_i為第i架無人機(jī)的飛行速度，g為重力加速度系數(shù)，E_T為對(duì)抗方任一無人機(jī)的能量值，T_i^E為第i架無人機(jī)的能量評(píng)估值；

所述決策模塊，配置為基于獲取的博弈雙方各無人機(jī)的數(shù)量，統(tǒng)計(jì)各方無人機(jī)所有的機(jī)動(dòng)策略，并結(jié)合所述態(tài)勢評(píng)估信息，獲取當(dāng)前方各無人機(jī)相對(duì)于對(duì)抗方各無人機(jī)的最優(yōu)態(tài)勢優(yōu)勢值，構(gòu)建當(dāng)前方無人機(jī)編隊(duì)相對(duì)于對(duì)抗方無人機(jī)編隊(duì)的態(tài)勢矩陣；基于所述態(tài)勢矩陣，通過預(yù)設(shè)的策略選取方法獲取當(dāng)前方的對(duì)抗策略；

所述協(xié)同任務(wù)分配模塊，配置為根據(jù)所述態(tài)勢矩陣，獲取當(dāng)前方無人機(jī)所應(yīng)對(duì)的對(duì)抗目標(biāo)，并結(jié)合所述對(duì)抗策略、所述最優(yōu)態(tài)勢評(píng)估值，生成當(dāng)前方各無人機(jī)的控制指令，發(fā)送所述無人機(jī)編隊(duì)模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多無人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括視景顯示模塊；

所述視景顯示模塊，配置為獲取所述第一狀態(tài)信息及博弈對(duì)抗圖像進(jìn)行輸出顯示。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多無人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)，其特征在于，

所述管理模塊，還配置為進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置和博弈對(duì)抗性能分析；

所述系統(tǒng)設(shè)置包括仿真調(diào)度管理、博弈雙方多無人機(jī)系統(tǒng)初始化和離散事件觸發(fā)管理；其中，所述仿真調(diào)度管理，包括系統(tǒng)仿真時(shí)長、步長、仿真開始時(shí)間、仿真結(jié)束時(shí)間的設(shè)置管理；所述博弈雙方多無人機(jī)系統(tǒng)初始化，配置為對(duì)博弈雙方多無人機(jī)的飛行狀態(tài)進(jìn)行初始設(shè)置；所述離散事件觸發(fā)管理，配置為進(jìn)行人工離散事件設(shè)置，以中止多無人機(jī)雙方的博弈進(jìn)程；

所述博弈對(duì)抗性能分析包括勝率結(jié)果分析、過程趨勢分析和對(duì)抗時(shí)間分析；其中，所述勝率結(jié)果分析，配置為以圖表形式顯示博弈雙方勝率；所述過程趨勢分析，配置為以曲線形式顯示博弈雙方態(tài)勢變化趨勢；所述對(duì)抗時(shí)間分析，配置為以圖表形式顯示雙方博弈時(shí)間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3述的基于多無人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)信息包括無人機(jī)的位置、速度、姿態(tài)角和控制輸入信息；所述控制輸入信息包括無人機(jī)的縱向過載、法向過載和滾轉(zhuǎn)角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多無人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述距離評(píng)估值其計(jì)算方法為：

其中，T_i^D為距離評(píng)估值，D_i、D_Rmax、D_Mmax、D_Mmin、D_MKmax、D_MKmin分別表示當(dāng)前方第i架無人機(jī)與對(duì)抗方任一無人機(jī)的相對(duì)距離、火控雷達(dá)的最大搜索距離、空空導(dǎo)彈的最大攻擊距離、空空導(dǎo)彈的最小攻擊距離、空空導(dǎo)彈的最大不可逃逸距離、空空導(dǎo)彈的最小不可逃逸距離。