[发明专利]一种基于分布协同拍卖的无人机蜂群任务分配算法

说明书

本发明公开了一种基于分布协同拍卖的无人机蜂群任务分配算法，步骤1、目标分配算法在启动之前进行初始化，确定任务目标；各UAV针对所有目标构造所有可能的单机方案，并计算这些方案的价值、代价和竞拍函数等参数；步骤2、初始化计算结束后，算法随机生成UAV的竞拍顺序，启动拍卖过程，轮到竞拍的UAV根据贪婪法则竞拍到自己的方案，然后各UAV更新其目标价值参数；步骤3、所有的UAV完成竞拍后，一轮拍卖结束，得到目标分配方案。本发明针对协同防御的协同任务分配更加注重无人机蜂群对于目标的响应和动态应对能力。

技术领域

本发明属于无人机蜂群任务分配算法技术领域，具体涉及一种基于分布协同拍卖的无人机蜂群任务分配算法。

背景技术

任务分配是一个复杂的多目标优化问题，根据应用背景的不同，又分为任务预分配和动态任务分配。任务预分配一般是指在战前任务控制站根据全局战场信息给各UAV下发任务指派，是UAV后续执行任务的重要参考；动态任务分配一般用于当作战环境发生变化时，原先的任务分配方案已不再适用，则需要对已有的任务分配方案进行在线更改，以适应新的战场环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于分布协同拍卖的无人机蜂群任务分配算法，针对协同防御的协同任务分配更加注重无人机蜂群对于目标的响应和动态应对能力。

本发明所采用的技术方案是，一种基于分布协同拍卖的无人机蜂群任务分配算法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、目标分配算法在启动之前进行初始化，确定任务目标；各UAV针对所有目标构造所有可能的单机方案，并计算这些方案的价值、代价和竞拍函数等参数；

步骤2、初始化计算结束后，算法随机生成UAV的竞拍顺序，启动拍卖过程，轮到竞拍的UAV根据贪婪法则竞拍到自己的方案，然后各UAV更新其目标价值参数；

步骤3、所有的UAV完成竞拍后，一轮拍卖结束，得到目标分配方案；

步骤4、当时间或资源允许时，算法生成新的竞拍顺序，展开新一轮拍卖，拍卖结果若优于以前的方案则取代之。当时间或资源超出限制时，算法停止，给出当前最好的分配方案。

本发明的特点还在于：

无人机为：侦察型无人机、攻击型无人机和诱导型无人机。

与无人机对应的任务类型如下：

(1)目标的威胁度属性高于预定阈值，对作战任务存在较大威胁，对应诱导任务；

(2)目标的价值度属性高于预定阈值，对作战任务具有较大价值，对应打击任务；

(3)待探知目标：执行任务途中突发未提前探知的目标,在侦察无人机探知之前该任务的威胁度与价值均未知，对应侦察任务。

步骤2中的算法为“两阶段”拍卖算法；包括上层决策函数和下层报价函数。

上层决策函数的功能在于利用态势判断决定下层拍卖的任务类型；上层决策公式T_j具体如下：

式中，V_score是战场价值分；Th_score是战场威胁分；Hr_score是战场盲区分；通过影响因素归一化系数k_v，k_th，k_hr将三者统一量纲，并在比较中取最大分当作战场当前主要因素Class_{T}并选取对应的任务类型子集{T_classi}作为拍卖任务集。

下层报价函数用来在众多无人机的报价中寻找最优报价作为拍卖的中标者；在“二阶段”法动态拍卖算法中，各无人机对于带拍卖的任务T_typical来说，其报价函数具体如下：