[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于數(shù)字孿生的集群協(xié)同搜索虛實(shí)結(jié)合式驗(yàn)證方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111151028.1
• 申請(qǐng)日: 2021-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113595622B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷磊;沈高青;蔡圣所;宋曉勤;周建江;張莉涓;王成華;朱曉浪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/185
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/185;H04B17/391
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張婧

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)字孿生的集群協(xié)同搜索虛實(shí)結(jié)合式驗(yàn)證方法，設(shè)計(jì)一種基于自適應(yīng)粒子群的無(wú)人機(jī)集群協(xié)同搜索方法，融合信息素圖和環(huán)境認(rèn)知圖，根據(jù)無(wú)人機(jī)感知到的環(huán)境信息，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻無(wú)人機(jī)位置的適應(yīng)度值，更新無(wú)人機(jī)狀態(tài)，以?xún)?yōu)化無(wú)人機(jī)集群決策判斷下一最優(yōu)航跡點(diǎn)，從而有效地實(shí)現(xiàn)集群對(duì)未知環(huán)境中目標(biāo)的協(xié)同搜索。同時(shí)，為了提高仿真的真實(shí)性，該方法搭建了虛擬域和真實(shí)域相結(jié)合的無(wú)人機(jī)集群數(shù)字孿生系統(tǒng)，在虛擬域中構(gòu)建真實(shí)域中真實(shí)無(wú)人機(jī)、真實(shí)目標(biāo)和真實(shí)場(chǎng)景的數(shù)字孿生體，設(shè)計(jì)虛實(shí)域間接口，實(shí)現(xiàn)真實(shí)域和虛擬域之間的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互與融合，采用融合后的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)和環(huán)境信息計(jì)算適應(yīng)度值，進(jìn)一步提高仿真的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)人機(jī)集群協(xié)同搜索領(lǐng)域，特別涉及一種基于數(shù)字孿生的集群協(xié)同搜索虛實(shí)結(jié)合式驗(yàn)證方法。

背景技術(shù)

無(wú)人機(jī)可以在戰(zhàn)場(chǎng)區(qū)域執(zhí)行誘餌、偵查、監(jiān)視、目標(biāo)指示和毀傷評(píng)估等各類(lèi)危險(xiǎn)人物，甚至實(shí)施無(wú)人攻擊，已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要作戰(zhàn)單元。同時(shí)，伴隨著群體智能、人工智能、無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)等多種技術(shù)的發(fā)展，研究人員提出了無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)的新概念。無(wú)人機(jī)集群由大量小型化、廉價(jià)、靈活性高的無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)組成。節(jié)點(diǎn)間采用無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，并構(gòu)建群體化、智能化、功能分布化的高抗毀作戰(zhàn)體系，突破了單架無(wú)人機(jī)在探測(cè)能力、武器載荷等方面受到的限制。研究結(jié)果表明，無(wú)人機(jī)集群在數(shù)量規(guī)模、協(xié)同作戰(zhàn)效能、敵我對(duì)抗交換成本等方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，將顛覆性地改變未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)樣式。無(wú)人機(jī)集群可以通過(guò)多元化的方式快速投送到目標(biāo)作戰(zhàn)區(qū)域，協(xié)同完成偵察、干擾、攻擊等軍事任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱點(diǎn)地區(qū)的戰(zhàn)役對(duì)抗和戰(zhàn)略威懾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)無(wú)人機(jī)集群協(xié)同作戰(zhàn)問(wèn)題，提出一種基于數(shù)字孿生的集群協(xié)同搜索虛實(shí)結(jié)合式驗(yàn)證方法，設(shè)計(jì)一種基于自適應(yīng)粒子群的無(wú)人機(jī)集群協(xié)同搜索方法，融合信息素圖和環(huán)境認(rèn)知圖，根據(jù)無(wú)人機(jī)感知到的環(huán)境信息，計(jì)算無(wú)人機(jī)當(dāng)前位置的適應(yīng)度值來(lái)決策下一最優(yōu)航跡點(diǎn)，從而有效地實(shí)現(xiàn)集群對(duì)未知環(huán)境中目標(biāo)的協(xié)同搜索。同時(shí)，為了提高仿真的真實(shí)性，搭建了無(wú)人機(jī)集群數(shù)字孿生系統(tǒng)，采用虛實(shí)結(jié)合式驗(yàn)證方法，在虛擬域中構(gòu)建真實(shí)域中真實(shí)無(wú)人機(jī)、真實(shí)目標(biāo)和真實(shí)場(chǎng)景的數(shù)字孿生體，將真實(shí)數(shù)據(jù)與虛擬數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，進(jìn)一步提高集群協(xié)同搜索仿真的可靠性。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)字孿生的集群協(xié)同搜索虛實(shí)結(jié)合式驗(yàn)證方法，所采用的步驟是：

步驟1：搭建無(wú)人機(jī)集群數(shù)字孿生系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由真實(shí)域和虛擬域組成，真實(shí)域包括真實(shí)無(wú)人機(jī)、真實(shí)目標(biāo)和包含環(huán)境信息的真實(shí)場(chǎng)景，虛擬域運(yùn)行在仿真服務(wù)器上，創(chuàng)建真實(shí)域的數(shù)字孿生體模型，包括虛擬無(wú)人機(jī)、虛擬目標(biāo)、虛擬場(chǎng)景和虛實(shí)域間接口，虛擬場(chǎng)景根據(jù)真實(shí)場(chǎng)景1:1建模生成，真實(shí)無(wú)人機(jī)在真實(shí)域中飛行，虛擬無(wú)人機(jī)在虛擬域通過(guò)仿真方式模擬飛行，真實(shí)無(wú)人機(jī)可以與任意虛擬無(wú)人機(jī)進(jìn)行映射，真實(shí)目標(biāo)與虛擬目標(biāo)映射，虛實(shí)域間接口是連接真實(shí)域和虛擬域的數(shù)據(jù)通道；

步驟2：設(shè)計(jì)虛實(shí)域間接口，完成真實(shí)數(shù)據(jù)和虛擬數(shù)據(jù)的交互與融合，真實(shí)域中的所有無(wú)人機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)一通過(guò)地面站，再由地面發(fā)送給仿真服務(wù)器，將真實(shí)數(shù)據(jù)加載進(jìn)虛擬域相映射的虛擬無(wú)人機(jī)，虛擬無(wú)人機(jī)發(fā)向真實(shí)域的虛擬數(shù)據(jù)，首先通過(guò)虛實(shí)域間接口發(fā)送給地面站，再由地面站發(fā)送給相映射的真實(shí)無(wú)人機(jī)，基于上述過(guò)程，完成真實(shí)域和虛擬域之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互與融合，同時(shí)，地面站還將真實(shí)無(wú)人機(jī)的位置實(shí)時(shí)發(fā)送給相映射的虛擬無(wú)人機(jī)，虛擬無(wú)人機(jī)修正自身位置，對(duì)于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，真實(shí)目標(biāo)的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給仿真服務(wù)器，再由虛實(shí)域間接口加載進(jìn)相映射的虛擬目標(biāo)，虛擬目標(biāo)發(fā)出的數(shù)據(jù)，由虛實(shí)域間接口直接發(fā)送給相映射的真實(shí)目標(biāo)，從而完成真實(shí)目標(biāo)和虛擬目標(biāo)的數(shù)據(jù)交互與融合；