[發明專利]一種多目標量子北極熊機制的異構無人機大規模任務分配方法

在審

• 申請號: 202211220690.2
• 申請日: 2022-10-07
• 公開（公告）號: CN115657710A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 高洪元;趙海軍;張曉林;任立群;劉凱龍;張震宇;白浩川;劉廷暉;杜子怡
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G06Q10/04;G06Q10/0631;G06N3/006;G06N10/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多目標量子北極熊機制的異構無人機大規模任務分配方法，其特征在于，步驟如下：

步驟一：建立異構無人機對大規模地面目標模型；

步驟二，初始量子北極熊的量子位置并設定參數；

步驟三，計算量子北極熊位置的適應度函數值；

步驟四，根據所有量子北極熊位置的適應度函數值進行非支配解排序；

步驟五，計算所有非支配等級中量子北極熊位置的擁擠度；

步驟六，使用海豹捕捉策略更新量子北極熊的量子位置；

步驟七，使用浮冰漂移策略更新量子北極熊的量子位置；

步驟八，使用種群繁衍和滅絕策略更新量子北極熊的量子位置，設量子北極熊種群存在3個以上非支配等級，且非支配等級為1的量子北極熊集中有b只量子北極熊，最后一個非支配等級中有b₁只量子北極熊；第j只量子北極熊新量子位置的第h維變量為其中，j＝1,2,…,b₁，且ε在[1,b]之間隨機取值；

步驟九，判斷是否達到量子北極熊的最大迭代次數K₂，是則終止迭代，將非支配等級為1的量子北極熊位置映射為任務分配矩陣并輸出；否則令k＝k+1，繼續執行步驟四。

2.根據權利要求1所述的一種多目標量子北極熊機制的異構無人機大規模任務分配方法，其特征在于，步驟一具體包括：有N架無人機要攻擊地面目標，無人機的集合定義為U＝{U₁,U₂,…,U_N}，其中，無人機U_n的屬性集合為U_n＝{v_n,w_n,l_n}，n＝1,2,…,N，v_n表示無人機U_n的速度，w_n表示無人機U_n攜帶的彈藥量，l_n表示無人機U_n所在的基地位置；無人機要攻擊M個地面目標，地面目標的集合定義為T＝{T₁,T₂,…,T_M},其中，地面目標T_m的屬性集合為s_m表示地面目標T_m的任務價值，表示地面目標T_m的位置，為攻擊地面目標T_m需要的時間；有N架無人機要攻擊M個地面目標，則任務分配矩陣為X＝{x_n,m|x_n,m∈{0，1}}_N×M,其中，x_n,m＝1表示無人機U_n攻擊地面目標T_m，x_n,m＝0表示無人機U_n不攻擊地面目標T_m，n＝1,2,…,N,m＝1,2,…,M；

最小值聯合優化模型如下：min[f₁(X),f₂(X)]，f₁(X)是無人機攻擊地面目標獲得總價值的倒數，其中,表示任務約束懲罰函數，|·|為絕對值函數，表示武器約束函數；α₁，α₂表示懲罰函數權值因子；f₂(X)是無人機從基地起飛到返回基地花費的最大時間，α₃，α₄表示懲罰函數權值因子，為無人機U_n從基地起飛到返回基地花費的時間；假設無人機U_n按照順序依次執行任務T₁,T₂,…,T_η，則其中，d_0,1為無人機U_n的基地位置l_n與地面目標T₁位置之間的距離，d_1,2為地面目標T₁位置與地面目標T₂位置之間的距離，d_η-1,η為地面目標T_η-1位置與地面目標T_η位置之間的距離。