[發明專利]一種基于約束松弛技術的無人機集群在線目標分配方法

有效

• 申請號: 202110482317.3
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113190041B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 郝寧;賀風華;田春耕;姚昊迪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 黑龍江立超同創知識產權代理有限責任公司 23217
• 代理人: 楊立超

1.一種基于約束松弛技術的無人機集群在線目標分配方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟一、獲取目標無人機數據和攔截器數據；其中，所述目標無人機數據包括無人機數量、位置、速度和威脅度；所述攔截器數據包括攔截器數量、位置和速度；

步驟二、根據目標無人機數據和攔截器數據構建帶約束條件的目標分配模型，所述目標分配模型的目標函數表達式為：

其中，N_U表示攔截器總數；N_T表示目標無人機總數；x_ij∈{0,1}，表示是否將攔截器分配給目標無人機，等于1代表是，等于0代表否；c_ij∈R，表示代價函數，c_ij由能耗、時間以及威脅度組成，其表達式為：

其中，F(*)表示歸一化函數；σ_ij表示攔截器與目標無人機之間相對速度與相對距離的夾角；κ是正常量；t_go,ij表示攔截器到目標無人機所需時間；L_j表示目標無人機的威脅度；所述攔截器與目標無人機之間相對速度根據攔截器與目標無人機的位置、視線坐標系相對于捷聯坐標系下的旋轉角速度ω計算得到，計算公式為：

其中，表示攔截器與目標無人機之間相對速度；表示視線坐標系下攔截器與目標無人機的相對位置向量；ω表示視線坐標系相對于捷聯坐標系下的旋轉角速度；所述攔截器到目標無人機所需時間t_go,ij的計算公式為：

其中，r_ij表示攔截器與目標無人機的相對距離；

所述約束條件為：

其中，μ_j表示分配給目標無人機的攔截器數量的最大值；

步驟三、計算獲取滿足所述約束條件的目標分配模型最優解，其中，通過添加μ_j-1個虛擬目標無人機來放寬約束條件，松弛后的目標分配模型為：

其中，表示是否將攔截器分配給目標無人機，等于1代表是，等于0代表否；表示對應每個虛擬目標無人機松弛后的代價函數，其表達式為：

其中，表示松弛前的代價函數；α是大于1的常量；k＝0，1，…，u_j-1；且k＝1，2，…，u_j-1，表示新增的u_j-1個虛擬目標無人機；

采用匈牙利算法對松弛后的目標分配模型求解以獲得最優解，并將所述最優解作為無人機目標分配結果。