[發明專利]基于無人集群的智能協同架構設計

在審

• 申請號: 202110204397.6
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112801540A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 王維平;段婷;李小波;王濤;朱一凡;黃美根;周鑫;井田;楊松
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06N3/12
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

1.基于無人集群的智能協同架構設計，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：USoSAM建模；

步驟2：探索問題框架，無人機作戰體系結構首先要對能力有一個清晰的認識，這是構建體系模型的基礎，能力是指完成一個目標或任務所體現的綜合素質，蘭德將能力定義為在規定的標準和條件下通過一組手段或一組行為來完成一組特定任務并獲得預期結果的能力，超網絡體系結構建模強調了節點間的交互作用，同時考慮了武器裝備性能和數量對系統作戰能力的影響，因此，我們結合超網絡架構的觀點來進行我們的研究，此外，網絡力模型給出了描述網絡兩個關鍵特征的數學結構，即節點的函數類型和鏈路的傳輸類型，為了分析、設計和構建以網絡為中心的作戰網絡，提出了基于超網絡的作戰網絡結構模型，在作戰網絡系統中，網絡節點和子網絡具有不同的功能，在當前的指揮控制超網絡模型中，采用基于超圖理論的C2超網絡建模方法對C2網絡中的復雜關系進行量化和描述，能力是在任務和系統之間形成直接映射關系的橋梁，從能力生成的角度來看，作戰系統的能力通常是指根據任務分配選擇不同能力，并規定系統間C2結構的無人作戰系統，我們通過定義下面的元素來構建架構模型；

步驟3：USoSAM目標函數，Konur等人指出性能、已完成的時間和成本是架構的目標，性能和成本是用于描述架構的兩個重要屬性，無人作戰系統的完成時間消耗是另一個重要指標，我們定義USoSAM需要構建一個穩定的、具有最高總體性能、最小化完成時間并消耗最低總成本的體系結構；

步驟4：搜索架構算法，首先隨機生成N個種群個體，形成初始種群p，同時生成H個參考點，形成參考點集合R,這些種群中的個體與參考點共同進化，經過固定次數的迭代，得到一組靠近帕累托前沿的非顯性解，每一代利用遺傳算子對親本群體Pt進行雜交突變，生成新一代群體Ct，通過使用遺傳算子選擇親本種群，我們改進了這一過程，優勝者從親本種群中選出，劣等個體被淘汰，選擇操作者直接將優化的個體(或溶液)感染給下一代，或通過配對和再遺傳給后代產生新的個體，選擇操作基于群體中個體的適應度評估，我們使用輪盤賭選擇方法，在這種方法中，個體的選擇概率與其適應度值成正比，在標準化平面上，將每個一維目標均勻分成p個部分，則均勻生成參考點C(m+p-1，p)C(m+p-1，p)；

步驟5：仿真實驗；

步驟6：實驗設置；

步驟7：基準比較分析，我們將候選方法的大小和首選向量初始化為100，并將最大產出設置為100；

步驟8：分析結果。

2.根據權利要求1所述的基于無人集群的智能協同架構設計，其特征在于：步驟2中能力是戰斗武器系統提供偵察、預警、指揮和控制的能力；任務節點是一個可以被能力節點牽引的活動，用C表示；系統節點是具有相應能力的任務驅動設備，記為D；C2結構是指任務與資源、組織、決策過程、環境之間整體有序的協調行為；我們為任務能力構建一個鄰接矩陣C＝{C_mk}_mk，并將其C_ln設置為1，否則設置為0，我們為任務無人系統(UM-MCS)和作為后備的無人戰備系統(UM-MPCS)建立了無人機系統，它有j_1j₁無人執行系統和j₂無人準備系統。所選系統提供待執行任務對應的能力，系統能力矩陣為D＝{d_en}_jk，D＝{d_en}_jk任務-系統矩陣為A＝{a_le}_mj，還有以下要求，

我們假定MCSs是被u₁C2單元控制，所有單元構成u₂種群，并且C2單元和種群被s₁s₂索引，有：與此同時，UM戰斗系統中的每個C2單位都被s牽引，每個組都被分配到一個C2單位，最后，將聚類整合到UM-MCS和UM-MPCS中，分別形成鄰接矩陣B和C，在UM-MCSs中，如果任務e_₁被分配到C2單元中的s_₁,設置b_e1s1＝1，否則將其設置為0，形成單元鄰接矩陣B＝{b_e1s1}_j1u1，UM-MPCSs的單元鄰接矩陣可以表示為F＝{f_e2s2}_j2u2。