[發明專利]無人機集群局部通信目標分配方法、系統、設備及介質

在審

• 申請號: 202310535748.0
• 申請日: 2023-05-12
• 公開（公告）號: CN116528167A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 張建磊;張春燕;苗志強
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H04W4/029
• 分類號: H04W4/029;H04W4/40;H04W24/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

1.一種無人機集群局部通信目標分配方法，其特征在于，包括：

根據無人機集群的執行任務和移動過程的能量代價，建立無人機集群的綜合代價函數作為目標函數；所述執行任務包括目標的位置以及目標是否已經被打擊；

根據目標函數和無人機集群在移動過程中局部通訊條件下傳輸的已知信息，采用改進DE算法，更新無人機的飛行路徑和需要打擊的目標編號，以無人機集群能夠打擊所有目標并有最小的能量消耗；所述已知信息為無人機集群探索到的障礙物信息和地圖信息；所述改進DE算法是在標準DE算法的基礎上，引入參數自適應策略、改進變異策略、最優個體以一定概率引入當前種群進化過程策略和通訊限制策略后得到的算法。

2.根據權利要求1所述的一種無人機集群局部通信目標分配方法，其特征在于，所述目標函數為：

其中，n為無人機數量，m為目標，P_ij表示無人機U_i完成攻打目標T_j的可能性，V_ij表示無人機U_i完成攻打目標T_j后得到的收益，D_ij為無人機U_i完成攻打目標T_j的距離代價，λ表示權重因子，C代表違反限制的懲罰值，α和β分別是權重系數。

3.根據權利要求2所述的一種無人機集群局部通信目標分配方法，其特征在于，所述目標函數的確定過程為：

根據下述定義，確定目標函數；

無人機集群分配目標后得到的收益定義如下：

無人機打擊目標消耗的能量定義如下：

每個無人機都只攻擊目標一次，同時每架無人機有最大飛行距離限制定義如下：

其中，為無人機U_i的最大飛行距離。

4.根據權利要求1所述的一種無人機集群局部通信目標分配方法，其特征在于，參數自適應策略為采用參數自適應技術與經驗調整參數相結合，將變異比例和交叉比例與種群演化的過程綁定來盡快得到全局最優解的策略。

5.根據權利要求1所述的一種無人機集群局部通信目標分配方法，其特征在于，添加通訊限制策略的DE算法為無人機只會在通訊范圍內才會相互交換彼此探索得到的地圖信息，同時采用A*算法求解當前已知地圖的最短路徑，使無人機在未知地圖和通訊距離受到制約的情況下能以最小移動代價到達所分配目標的算法。

6.根據權利要求1所述的一種無人機集群局部通信目標分配方法，其特征在于，改進DE算法選擇當前個體和兩個不同的隨機個體用于生成差分分量，在探索空間內產生新的解，設計多種變異策略并將幾種變異策略相結合，種群的多樣性得到保持。

7.根據權利要求1所述的一種無人機集群局部通信目標分配方法，其特征在于，改進DE算法將種群進化產生的最優個體以一定概率引入到當前種群進化的過程中，為種群進化指明方向，在一定程度上加快尋找最優解的速度。

8.一種無人機集群局部通信目標分配系統，其特征在于，包括：

目標函數確定模塊，用于根據無人機集群的執行任務和移動過程的能量代價，建立無人機集群的綜合代價函數作為目標函數；所述執行任務包括目標的位置以及目標是否已經被打擊；

飛行路徑和目標編號更新模塊，用于根據目標函數和無人機集群在移動過程中局部通訊條件下傳輸的已知信息，采用改進DE算法，更新無人機的飛行路徑和需要打擊的目標編號，以無人機集群能夠打擊所有目標并有最小的能量消耗；所述已知信息為無人機集群探索到的障礙物信息和地圖信息；所述改進DE算法是在標準DE算法的基礎上，引入參數自適應策略、改進變異策略、最優個體以一定概率引入當前種群進化過程策略和通訊限制策略后得到的算法。