[發(fā)明專利]基于多無(wú)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(kāi)（公告）號(hào): CN111221352B
• 公開(kāi)（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(guó)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)

本發(fā)明屬于多無(wú)人機(jī)博弈對(duì)抗領(lǐng)域，具體涉及一種基于多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)，旨在解決1 V 1博弈對(duì)抗系統(tǒng)難以滿足多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗研究需求的問(wèn)題。本系統(tǒng)包括管理模塊以及博弈雙方的無(wú)人機(jī)編隊(duì)模塊、態(tài)勢(shì)評(píng)估模塊、決策模塊、協(xié)同任務(wù)分配模塊；管理模塊，配置為存儲(chǔ)無(wú)人機(jī)編隊(duì)獲取的狀態(tài)信息；無(wú)人機(jī)編隊(duì)模塊，配置為獲取無(wú)人機(jī)的狀態(tài)信息以及執(zhí)行控制指令；態(tài)勢(shì)評(píng)估模塊，配置為根據(jù)狀態(tài)信息獲取態(tài)勢(shì)評(píng)估信息；決策模塊，配置為基于態(tài)勢(shì)評(píng)估信息，獲取對(duì)抗策略；協(xié)同任務(wù)分配模塊，配置為基于對(duì)抗策略，結(jié)合對(duì)抗目標(biāo)以及最優(yōu)態(tài)勢(shì)評(píng)估值，生成各無(wú)人機(jī)的控制指令。本發(fā)明為多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗提供了仿真環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多無(wú)人機(jī)博弈對(duì)抗領(lǐng)域，具體涉及一種基于多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著無(wú)人機(jī)面臨的任務(wù)更加復(fù)雜化和多樣化，單架無(wú)人機(jī)越來(lái)越難以滿足需求，多無(wú)人機(jī)集群技術(shù)成為無(wú)人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。尤其在空戰(zhàn)博弈對(duì)抗領(lǐng)域，多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗能充分利用各無(wú)人機(jī)的偵察、打擊和評(píng)估能力，提高無(wú)人機(jī)系統(tǒng)整體作戰(zhàn)效能和任務(wù)執(zhí)行效率，因而成為未來(lái)空戰(zhàn)對(duì)抗的趨勢(shì)。為了模擬多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和武器裝備的交互式操作，從而驗(yàn)證多機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)對(duì)抗的效果，需要構(gòu)建基于多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)。

多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗是指兩架或兩架以上的無(wú)人機(jī)相互配合完成指定對(duì)抗任務(wù)。在無(wú)人機(jī)博弈對(duì)抗研究初期，由于受近距空戰(zhàn)影響，無(wú)人機(jī)博弈對(duì)抗研究以1 V 1為主。但是，在多機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗中，存在著諸如環(huán)境信息快時(shí)變、通信傳輸不穩(wěn)定、多架無(wú)人機(jī)防碰撞、多架無(wú)人機(jī)信息融合與任務(wù)分配、無(wú)人機(jī)群協(xié)同動(dòng)作決策等多個(gè)問(wèn)題，因此，常規(guī)的單機(jī)博弈對(duì)抗系統(tǒng)難以直接應(yīng)用于多機(jī)博弈對(duì)抗研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，即為了解決現(xiàn)有1 V 1無(wú)人機(jī)博弈對(duì)抗系統(tǒng)難以滿足多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗研究需求的問(wèn)題，本發(fā)明第一方面，提出了一種基于多無(wú)人機(jī)協(xié)同博弈對(duì)抗的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括管理模塊以及博弈雙方的無(wú)人機(jī)編隊(duì)模塊、態(tài)勢(shì)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(wú)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(shì)評(píng)估模塊；

所述無(wú)人機(jī)編隊(duì)模塊，配置為當(dāng)巡航過(guò)程中發(fā)現(xiàn)對(duì)抗方的無(wú)人機(jī)時(shí)，獲取當(dāng)前方、對(duì)抗方無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的各無(wú)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(wú)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(shì)評(píng)估模塊，配置為基于所述第一信息，通過(guò)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(wú)人機(jī)的態(tài)勢(shì)評(píng)估信息；

所述決策模塊，配置為基于獲取的博弈雙方各無(wú)人機(jī)的數(shù)量，統(tǒng)計(jì)各方無(wú)人機(jī)所有的機(jī)動(dòng)策略，并結(jié)合所述態(tài)勢(shì)評(píng)估信息，獲取當(dāng)前方各無(wú)人機(jī)相對(duì)于對(duì)抗方各無(wú)人機(jī)的最優(yōu)態(tài)勢(shì)優(yōu)勢(shì)值，構(gòu)建當(dāng)前方無(wú)人機(jī)編隊(duì)相對(duì)于對(duì)抗方無(wú)人機(jī)編隊(duì)的態(tài)勢(shì)矩陣；基于所述態(tài)勢(shì)矩陣，通過(guò)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(shì)矩陣，獲取當(dāng)前方無(wú)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(shì)評(píng)估值，生成當(dāng)前方各無(wú)人機(jī)的控制指令，發(fā)送所述無(wú)人機(jī)編隊(duì)模塊。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，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。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，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(wú)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(zhǎng)、步長(zhǎng)、仿真開(kāi)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(wú)人機(jī)系統(tǒng)初始化，配置為對(duì)博弈雙方多無(wú)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(wú)人機(jī)雙方的博弈進(jìn)程；