[發(fā)明專利]一種基于蟻群算法的多UUV協(xié)同探測陣位優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210959781.1
• 申請日: 2022-08-11
• 公開（公告）號: CN115310293A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉祿;劉明煒;黨沛東;張立川;潘光;張碩
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)深圳研究院;西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/00;G06F111/06
• 代理公司: 西安凱多思知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 趙革革

1.一種基于蟻群算法的多UUV協(xié)同探測陣位優(yōu)化方法，其特征在于：采用二元感知模型作為單UUV的探測模型，步驟如下：

步驟1：UUV的探測范圍包含目標(biāo)的條件：第一探測半徑要大于目標(biāo)與探測節(jié)點(diǎn)之間的距離，第二目標(biāo)點(diǎn)T(x_t,y_t)與探測節(jié)點(diǎn)u_i(x_i,y_i)之間連線與水平線的夾角β要小于即：

步驟2、計(jì)算系統(tǒng)探測目標(biāo)概率：

其中：P{t_i}表示事件t_i的發(fā)生概率，其發(fā)生概率為UUV_i覆蓋到目標(biāo)點(diǎn)的概率，

所述探測目標(biāo)的規(guī)定為：兩點(diǎn)之間的角度小于舷側(cè)聲吶的一半且探測節(jié)點(diǎn)探測半徑大于目標(biāo)與探測節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離即認(rèn)為目標(biāo)在探測范圍內(nèi)；

步驟3、攔截帶打分函數(shù)及此時(shí)目標(biāo)區(qū)域覆蓋率：以面向覆蓋控制的多UUV陣型的指標(biāo)分為外圍探測攔截連續(xù)度a₁與區(qū)域探測覆蓋率a₂，

1、設(shè)計(jì)打分集a₁來反應(yīng)攔截帶的攔截效果，對應(yīng)打分集：

其中：r表示探測系統(tǒng)的探測半徑，，它表示探測節(jié)點(diǎn)到探測目標(biāo)t_i(x_t,y_t)之間的歐式距離，

所述邊緣UUV_i(x_i,y_i)距離探測區(qū)域邊界的某點(diǎn)(A_xi,A_yi)的距離d_u(u_i,A_i)為：

2、以區(qū)域探測覆蓋率a₂得到目標(biāo)區(qū)域覆蓋讀函數(shù)score(a₂)為：

其中：探測節(jié)點(diǎn)集合U在探測區(qū)域A_m內(nèi)的覆蓋面積UUV群組最大探測區(qū)域A_m離散為m×n個探測目標(biāo)點(diǎn)，每個探測目標(biāo)點(diǎn)的面積即可表示為Δx·Δy；

步驟4：最終分?jǐn)?shù)為目標(biāo)函數(shù)score(a)：

score(a)＝u₁·score(a₁)+u₂·score(a₂)

式中：u₁、u₂分別代表攔截帶連續(xù)度和區(qū)域探測覆蓋率權(quán)重；

步驟5：采用蟻群算法優(yōu)化求得目標(biāo)函數(shù)score(a)的最優(yōu)解，以步驟4獲得的最終分?jǐn)?shù)score(a)為蟻群算法的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，相鄰UUV之間的間距d與航向角θ為自變量參數(shù)，以蟻群優(yōu)化算法一般步驟為優(yōu)化步驟來求得目標(biāo)函數(shù)score(a)的最優(yōu)解；

步驟6：以目標(biāo)函數(shù)score(a)的最優(yōu)值對應(yīng)航行器參數(shù)組(d_i,θ_i)，得到當(dāng)目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)score(a)為最大值時(shí)所對應(yīng)的相鄰UUV之間間距d與航向角θ。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于蟻群算法的多UUV協(xié)同探測陣位優(yōu)化方法，其特征在于：所述二元感知模型P(t_i)表示探測系統(tǒng)內(nèi)任意一點(diǎn)p對區(qū)域內(nèi)目標(biāo)t_i的探測質(zhì)量，其值只能為1和0，1時(shí)表示目標(biāo)t_i被探測系統(tǒng)探到，0表示未被系統(tǒng)探測到；r表示探測系統(tǒng)的探測半徑，其值與UUV的聲吶種類與性能有關(guān)；它表示探測節(jié)點(diǎn)到探測目標(biāo)t_i(x_t,y_t)之間的歐式距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于蟻群算法的多UUV協(xié)同探測陣位優(yōu)化方法，其特征在于：所述攔截帶連續(xù)度和區(qū)域探測覆蓋率權(quán)重u₁、u₂的范圍0-1之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述基于蟻群算法的多UUV協(xié)同探測陣位優(yōu)化方法，其特征在于：所述若探測的需求為提高區(qū)域覆蓋率時(shí)采用提高u₁的值。