[发明专利]基于逻辑关系的集群无人机任务模型构建方法

权利要求书

1.基于逻辑关系的集群无人机任务模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建模分析：逻辑关系分析，确定上下层阶段任务之间的逻辑关系；

步骤S1中，逻辑关系包括：

与：若上层任务可分成n个下层任务，当且仅当所有下层任务都成功时上层任务才成功，或只要一个下层任务失败则上层任务失败，这时上层任务与n个下层任务构成与关系：

或：若上层任务可分成n个下层任务，只要有一个下层任务成功上层任务就成功，当且仅当所有下层任务都失败时上层任务才失败，这时上层任务与n个下层任务构成或关系；

表决：若上层任务可分成n个下层任务，只要有k个或k个以上下层任务成功，则上层任务成功，这时上层任务与n个下层任务构成表决关系；以及

冷储备：若上层任务可分成n个下层任务，n个下层任务按照序号依次执行，第1个下层任务执行时，其他下层任务不执行作为冷贮备，当第1个下层任务失败时，贮备的任务逐个去顶替它，直到n个下层任务全部失败，则上层任务失败；这时上层任务与n个下层任务构成冷贮备关系；

S2、确定建模语言：确定所需的描述元素和使用规则；

S3、任务分解：确保所有下层阶段任务或阶段任务序列的开始时间、结束时间与上层阶段任务的开始、结束时间一致；

S4、绘制每个下层的阶段任务节点，形成下层的阶段任务序列；

S5、绘制逻辑关系符号：分析上层的阶段任务与各所属下层阶段任务序列之间的逻辑关系，将各下属层次的阶段任务序列用逻辑关系连接线和逻辑关系节点组织连接起来；

S6、检验模型，对模型的合法性和有效性进行检查和验证，构建任务逻辑关系模型；

S7、基于步骤S6中各层阶段任务之间的逻辑关系，建立任务参数模型；所述步骤S7中，任务参数模型包括任务时间参数模型、任务量参数模型、任务完成概率模型；

S71、基于逻辑关系的任务时间参数模型为：

t_s＝t_is,t_e＝t_ie(i＝1,…,n)

式中，n表示体系下属集群或无人机系统的数量，t_s和t_e(t_s＜t_e)分别为体系阶段任务的开始和结束时间，t_is和t_ie(t_is＜t_ie)分别为第i个下属集群或无人机系统阶段任务或阶段任务序列的开始和结束时间；

S72、基于逻辑关系的建立任务量参数模型为：

设体系某集群下辖n个无人机系统，该集群阶段任务任务量为t_W，第i个下属无人机系统阶段任务的任务量为t_i，i＝1,…,n，分别针对各种基本逻辑关系建立任务量模型；

当n个下属无人机系统与该集群任务之间的逻辑关系为与，下属无人机系统与集群任务任务量之间的关系为：

t₁+t₂+…+t_n＝t_W；

当n个无人机系统与该集群任务之间的逻辑关系为或，总任务量为t_W时，至少有一个无人机系统的任务量为t_W，即：

t_i＝t_W(i∈I，I是{1～n}的非空子集)；

当n个无人机系统与该集群任务之间的逻辑关系为表决关系，如果下属的n个无人机系统任务的成功数量为s(k≤s≤n)，则使集群任务成功的下属无人机系统任务组合为x_sj＝{x_sj1,x_sj2,…,x_sjn}，j＝1,2,…,m_s，个，x_sji表示x_sj组合下第i个无人机系统的任务完成情况，x_sji＝1表示任务成功，x_sji＝0表示任务失败；此时，集群任务量与下属无人机系统任务量之间的关系为：

(当s＝k时，等号成立)；

当n个无人机系统与集群任务之间的逻辑关系为冷储备，下属无人机系统的任务量与集群任务量t_W的关系为：

t_j＜t_W,t_i＝t_W,t_k＝0(1≤j＜i＜k≤n)；

S73、基于逻辑关系的任务完成概率模型为：

设集群隶属n个无人机系统，由于集群的阶段任务通常与下属无人机系统的阶段任务相对应，因此集群阶段任务的任务完成概率为：

P_MC＝f_r(P_MC(1),P_MC(2),…,P_MC(n))

式中，P_MC(i)表示第i个无人机系统任务或阶段任务的任务完成概率，f_r表示集群任务与n个无人机系统任务之间的逻辑关系函数；

与关系下所有无人机系统任务成功，集群的任务才成功，此时集群的任务完成概率为：

或关系下只要有一个无人机系统任务成功，集群的任务就成功，此时集群的任务完成概率为：

表决关系下只要有k个或k个以上无人机系统任务成功，集群的任务就成功，如果n个无人机系统任务的成功数量为s(k≤s≤n)，则此时可以使集群的任务成功的无人机系统任务组合为x_sj＝{x_sj1,x_sj2,…,x_sjn}，上述j＝1,2,…,m_s，x_sji表示x_sj组合下第i个无人机系统的任务完成情况，x_sji＝1表示任务成功，x_sji＝0表示任务失败；此时，集群阶段任务的任务完成概率为：

冷储备关系下，只要有一个无人机系统任务成功，集群任务就成功，此时集群任务的任务完成概率为：

表决关系下，如果每个无人机系统的任务完成概率都一样，即P_MC(i)＝P，则