[發(fā)明專利]基于無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)離散鴿群優(yōu)化多無(wú)人機(jī)偵察任務(wù)分配方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210353215.6
• 申請(qǐng)日: 2022-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114897215A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段海濱;龍泓;鄧亦敏;魏晨;吳江;周銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06N3/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛(ài)華

1.一種基于無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)離散鴿群優(yōu)化多無(wú)人機(jī)偵察任務(wù)分配方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：建立無(wú)人機(jī)群模型U_total＝{U₁,U₂,...,U_Nv}

步驟二：基于Dubins曲線假設(shè)簡(jiǎn)化無(wú)人機(jī)模型

步驟三：建立偵察目標(biāo)和無(wú)人機(jī)傳感器模型

該任務(wù)分配的目標(biāo)為靜止的目標(biāo)T_total＝{T₁,T₂,...,T_Nu}，目標(biāo)的半徑大小為r，無(wú)人機(jī)的傳感器偵察范圍可假設(shè)為圓形范圍，視場(chǎng)半徑為R；當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)在視場(chǎng)范圍之內(nèi)的時(shí)候，就意味著無(wú)人機(jī)對(duì)其執(zhí)行了偵察；此時(shí)有下式成立：

R-r＜l

式中，R與r分別為無(wú)人機(jī)傳感器的偵察半徑以及目標(biāo)點(diǎn)的半徑，l表示的能夠允許的范圍差值；

步驟四：將偵察目標(biāo)的數(shù)據(jù)樣本T通過(guò)余弦相似度聚類進(jìn)行柔性分組

步驟五：基于全局編碼交叉與變異的離散鴿群算法設(shè)計(jì)

步驟六：多無(wú)人機(jī)Dubins模型利用離散鴿群算法優(yōu)化適應(yīng)度函數(shù)

由步驟四得到無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的k個(gè)類簇序列S_i＝{S₁,S₂,...,S_k}，對(duì)其中每一個(gè)類簇序列考慮成一個(gè)Dubins旅行商問(wèn)題做預(yù)分配，優(yōu)化算法保證對(duì)每個(gè)類簇中的每個(gè)目標(biāo)做路徑選擇的時(shí)候從D＝{LSL,RSR,RSL,LSR,RLR,LRL}集合中選取路徑長(zhǎng)度最小的一個(gè)，最后回到出發(fā)點(diǎn)；

式中，Nu表示的是目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)量，表示的是S_i類簇序列下到點(diǎn)j的Dubins距離，T_i表示的是類簇S_i偵察完所用的時(shí)間；

步驟七：輸出無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)離散鴿群優(yōu)化多無(wú)人機(jī)偵察任務(wù)分配結(jié)果圖

判斷無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的迭代次數(shù)是否達(dá)到N_max或者簇中心達(dá)到穩(wěn)定，然后判斷離散鴿群優(yōu)化的迭代次數(shù)是否達(dá)到Q1+Q2；若是，則輸出多無(wú)人機(jī)偵察任務(wù)分配結(jié)果圖；否則，更新迭代次數(shù)，并轉(zhuǎn)向步驟二。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)離散鴿群優(yōu)化多無(wú)人機(jī)偵察任務(wù)分配方法，其特征在于：所述步驟一，其中假定無(wú)人機(jī)U_Nv配有速度、航向角和高度，則無(wú)人機(jī)模型可以簡(jiǎn)化為如下6態(tài)模型：

同時(shí)考慮無(wú)人機(jī)實(shí)用性約束：

式中：為無(wú)人機(jī)i的位置，V^t，ψⁱ和λⁱ分別為水平速度，航向角和高度變化率，和分別為自動(dòng)駕駛儀3個(gè)回路上的控制輸入，τ_v，τ_ψ和(τ_λ,τ_h)分別為3個(gè)時(shí)間常數(shù)，Nv表示的是無(wú)人機(jī)的數(shù)量，V_max,V_min,n_max和λ_max均大于0，分別為最大速度、最小水平速度、最大橫向過(guò)載和最大高度變化率，λ_min為最小高度變化率，且小于0，g為重力加速度取為10m/s²。