[发明专利]一种多无人机协同航迹规划方法

说明书

本发明提供一种多无人机协同航迹规划方法，括如下步骤：步骤一：对多机协同航迹规划问题进行了描述，包括协同约束分析、协同航迹评价、多机航迹性能评估；步骤二：基于共同进化多种群蚁群算法的协同航迹规划方法，包括共同进化多种蚁群机制、基于航迹代价的状态转移；步骤三：扩散机制的信息素更新，包括局部信息素更新、全局信息素更新。本发明多无人机协同航迹规划方法能够加深多个无人机航迹之间的内在联系，可以提升多无人机在作战时击毁地方目标的能力，同时由于多机协同发展是未来的趋势，该方法间接推动了多机协同问题的发展，为后续人员提供思路。

技术领域

本发明涉及一种协同航迹规划方法，尤其涉及一种多无人机协同航迹规划方法，属于多智能体控制领域。

背景技术

随着智能化技术和信息化技术以及硬件技术的发展，针对无人机更深层次技术的研究得到了更广泛的关注。将目标瞄向了无人机快速反应能力、高精度控制、协同控制等更深层次问题的探究。在未来的军事领域，单无人机执行任务的策略必将被舍弃，从而转向多机协同的执行任务策略。相较于单个无人机，通过多无人机协同控制技术可以更好的将信息共享，达到更高层次的协作机制，进而在执行军事任务时能远远的降低任务失败概率。同时，鉴于当前无人机种类多种多样，在使用功能、应用环境、飞行方式、气动布局、制导方式、航迹特征等方面存在着明显差异。因此如何充分发展多无人机协同控制相关的技术，促进无人机之间的互补与协作，取得更大的成效，是未来高科技战争中需要解决的关键问题。多无人机航迹规划处于整个协同问题的中层，同时又具有巨大的实际使用价值，良好的航迹规划方法可以提升多无人机整体的效能与任务成功率。

发明内容

本发明的目的是为了获得更加高效高精度以及内在联系更紧密的多无人机航迹规划结果，文本在充分考虑时间约束、空间约束、飞机自身约束的基础上引入协同机制设计一种多无人机协同航迹规划方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种多无人机协同航迹规划方法，包括如下步骤：

步骤一：对多机协同航迹规划问题进行了描述，包括协同约束分析、协同航迹评价、多机航迹性能评估；

步骤二：基于共同进化多种群蚁群算法的协同航迹规划方法，包括共同进化多种蚁群机制、基于航迹代价的状态转移；

步骤三：扩散机制的信息素更新，包括局部信息素更新、全局信息素更新。

本发明还包括这样一些特征：

所述的协同约束分析包含有对空间上的约束、时序约束、时间约束，协同航迹评价包含有单机航迹综合代价评估、多机航迹协同性能评估；

所述空间协同约束由以下公式计算：

||D_i(t)-D_j(t)||≥d_safe(i,j＝1,2,…,N_V,i≠j)

式中：d_safe为任意时刻各无人机之间安全空域间隔，D_i(t)为V_i在t时刻的位置；

所述时序约束由以下公式计算：

设抵达目标的时间为V_Ai，则有：

式中：P(V_i)为必须于V_i之前抵达目标执行任务的无人机的集合；N(V_i)为必须于之后抵达目标的无人机的集合；

所述时间约束由以下公式计算：

一方面，无人机V_i抵达目标的时间必须满足固定时间窗另一方面，V_i抵达目标时间还受到与其存在时序约束的无人机抵达目标时间的影响；