[發明專利]基于局部規則涌現的集群協同目標搜索方法

在審

• 申請號: 202111176214.0
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN114020008A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 劉圣洋;管紹華;朱效洲;常強;楊紹卿
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京奧文知識產權代理事務所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文

1.一種基于局部規則涌現的集群協同目標搜索方法，其特征在于，包括：

將任務區域劃分為多個柵格單元，其中，柵格單元的面積大于目標尺寸且小于或等于單個無人機的搜索面積；

設定無人機集群單體間的相互作用局部規則，確定無人機與其近鄰無人機間的相互作用；

對任務區域的柵格單元設置目標存在概率圖，并利用預設目標存在概率圖更新機制在無人機運動過程中對目標存在概率圖進行實時更新；

設定無人機與環境間的相互作用局部規則，其中，所述無人機與環境間的相互作用局部規則包括：無人機下一時刻運動方向指向目標存在概率圖中概率最大的近鄰柵格單元的方向；

對無人機與其近鄰無人機間的相互作用和無人機下一時刻運動方向進行加權求和處理，獲取無人機的速度。

2.根據權利要求1所述的基于局部規則涌現的集群協同目標搜索方法，其特征在于，所述無人機集群單體間的相互作用局部規則包括：

當無人機之間的間距x滿足0≤x≤L時，無人機之間的相互作用為斥力，且斥力隨著間距的減少而增大；

當無人機之間的間距x滿足L＜x≤2L時，無人機之間的相互作用為引力，且引力隨著間距的增大而增大；

當無人機之間的間距x滿足2L＜x≤3L時，無人機之間的相互作用為引力，且引力隨著間距的增大而減小；

當無人機之間的間距x滿足x＞3L時，無人機之間的相互作用為零；

引力的方向為無人機指向其近鄰無人機的方向，斥力的方向與引力的方向相反；

其中，L表示無人機之間的安全飛行距離。

3.根據權利要求2所述的基于局部規則涌現的集群協同目標搜索方法，其特征在于，無人機與其近鄰無人機間的相互作用的數值利用以下公式一確定；

其中，表示無人機與其近鄰無人機間的相互作用，表示相互作用的數值，表示無人機與其近鄰無人機間的相互作用為引力，表示無人機與其近鄰無人機間的相互作用為斥力，α表示相互作用強度比例系數。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的基于局部規則涌現的集群協同目標搜索方法，其特征在于，所述無人機與其近鄰無人機間的相互作用包括：無人機與其第一近鄰無人機間的相互作用、無人機與其第二近鄰無人機間的相互作用以及無人機與其第三近鄰無人機間的相互作用。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的基于局部規則涌現的集群協同目標搜索方法，其特征在于，針對每個任務區域的柵格單元(x,y)設置一個目標存在概率圖P_xy(k)，其中，P_xy(k)表示k時刻柵格單元(x,y)的目標存在概率，P_xy(k)∈[0,1]，數值1表示柵格單元存在目標的概率最大，數值0表示柵格單元存在目標的概率最小。

6.根據權利要求5所述的基于局部規則涌現的集群協同目標搜索方法，其特征在于，所述預設目標存在概率圖更新機制包括：

若當前時刻下無人機在柵格單元(x,y)中探測到目標，則根據當前時刻柵格單元(x,y)的目標存在概率，利用以下公式二更新柵格單元(x,y)的目標存在概率，得到下一時刻柵格單元(x,y)的目標存在概率；

若當前時刻下無人機在柵格單元(x,y)中未探測到目標，則根據當前時刻柵格單元(x,y)的目標存在概率，利用以下公式三更新柵格單元(x,y)的目標存在概率，得到下一時刻柵格單元(x,y)的目標存在概率；

其中，P_xy(k+1)表示k+1時刻柵格單元(x,y)的目標存在概率，P_d表示無人機傳感器探測概率，P_xy(k)表示k時刻柵格單元(x,y)的目標存在概率，P_f表示虛警率。