[發明專利]基于最近鄰層次聚類分析的空戰目標意圖博弈預測方法

在審

• 申請號: 202211423186.2
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115719112A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 陳謀;孫雷;王玉惠;周同樂;劉佳敏
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06F18/231
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 于瀚文

本發明提供了基于最近鄰層次聚類分析的空戰目標意圖博弈預測方法，本方法首先針對無人機空戰信息具有不確定性問題，采用區間數表示傳感器采集的空戰不確定信息。其次，使用最近鄰層次聚類算法來構建意圖博弈預測模型，獲得各種空戰意圖類別的基準特征向量。然后，將待識別意圖目標的區間數特征值與已知意圖的基準特征值作為二人零和博弈雙方，構建意圖博弈支付矩陣。最后，求解意圖博弈支付矩陣的納什均衡解，判斷待識別意圖目標的空戰意圖。本方法有效地解決了空戰不確定信息下目標意圖預測問題。

技術領域

本發明屬于目標意圖預測領域，尤其涉及基于最近鄰層次聚類分析的空戰目標意圖博弈預測方法。

背景技術

目標意圖預測技術是現代空戰中的重要對敵手段，也是無人機空戰決策的關鍵。目標意圖預測技術對空戰態勢要素間的互聯關系進行分析，預測敵機目標的空戰意圖，從而輔助無人機決策，推動空戰局面朝著對我方無人機有利的方向發展。

空戰目標意圖博弈預測是指在敵我雙方無人機空戰對抗的情況下，通過對已知目標的各特征值進行處理和分析，并結合博弈論知識，來判斷敵機目標下一時刻可能的作戰意圖。因而，快速且準確地實現對敵機目標作戰意圖的預測將有助于我方的無人機空戰攻防博弈決策系統決策出合理的作戰策略，獲得空戰有利地位。但是，由于空戰環境越來越復雜，空戰目標種類多種多樣，同時伴隨有誘餌、戰場環境干擾、信息傳輸延遲、信息傳輸丟包等現象，數據處理后的空戰信息仍具有不確定性，現有的目標意圖預測方法只是簡單地進行模板比對，并且模板保持不變，總之不確定信息下的目標意圖預測方法還比較少，所以不確定信息下無人機空戰的目標意圖博弈預測研究工作具有很強的實際意義。

在工程應用過程中，有時需對工程中的數據根據一定的標準(例如：生物形態、空氣污染程度等)進行具體分類。然而，在無人機空戰過程中，不同種類的意圖之間沒有清晰的界。因而，對于不確定信息下空戰意圖的分類，采用最近鄰層次聚類分析方法，設計用于判斷模板與目標雙方相似程度的算法以及評判相似程度的規則主要包括空戰數據的標準化、建立空戰目標的最近鄰邊界和空戰目標的聚類分析。

綜上所述，為了無人機目標意圖預測的準確性和快速性，應繼續研究復雜空戰環境中，無人機飛行特征數據不確定的情況下，無人機目標意圖預測問題。

發明內容

發明目的：為解決復雜空戰環境下，由于空戰信息不確定性的影響以及各目標意圖的具體量化等一系列問題而導致的目標意圖預測結果容易陷入求解時間長，預測準確度低的無人機意圖預測問題，本發明提供基于最近鄰層次聚類分析的空戰目標意圖博弈預測方法，首先，針對無人機空戰信息具有不確定性以及實現各目標意圖的具體量化等問題，采用區間數表示傳感器采集的空戰不確定信息。其次，使用最近鄰層次聚類算法來構建意圖博弈預測模型，獲得各種空戰意圖類別的基準特征向量。然后，將待識別意圖目標的區間數特征值與已知意圖的基準特征值作為二人零和博弈雙方，構建意圖博弈支付矩陣，求解矩陣的納什均衡解，判斷待識別意圖目標的空戰意圖。最后，通過仿真驗證其有效性，證明此方法具有較好的空戰應用前景。

本發明包括以下步驟：

步驟1，對空戰目標數據庫特征信息與傳感器探測信息進行預處理；

步驟2，基于目標數據建立目標意圖預測最近鄰層次聚類模型；

步驟3，設計待識別目標與已知意圖目標進行模擬博弈，預測和判斷空戰目標的作戰意圖。

步驟1包括：

設定特征值已知但意圖未知的空戰目標集合為{k₁,k₂,…,k_n}，其中k_i＝[k_i,1,k_i,2,…,k_i,m]表示第i個空戰目標信息，i＝1,2,…,n，k_i,m為第i個空戰目標的第m個特征值，特征值為實數；