[发明专利]一种基于人工鱼群算法的多UUV协同探测阵型优化方法

权利要求书

1.一种基于人工鱼群算法的多UUV协同探测阵型优化方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将被动声呐安装于多个UUV船舷两侧，以多个UUV构建面向协同探测的一字型多UUV封控阵型；

步骤2、建立多UUV协同探测二元感知概率模型：二元感知模型指当探测区域内某一目标t(x_t，y_t)被UUV集群中的任何一个节点s_i＝{x_i，y_i，θ_i}探测到的二元感知概率模型：

若P(s_i，t)＝1，则目标t(x_t，y_t)被UUV节点s_i＝{x_i，y_i，θ_i}探测到；否则，不能被探测到；

其中：S＝{s₁，s₂，...，s_n}为所有的UUV构成的集合，每个UUV包含3个参数s_i＝{x_i，y_i，θ_i}，i＝1，2，...，n，其中(x_i，y_i)表示s_i的位置，θ_i表示s_i的航向角，海域内任一目标表示为t(x_t，y_t)；表示UUV上搭载舷侧声呐的开角，r表示UUV上搭载舷阵声呐的探测半径；

步骤3：设定UUV阵型优化准则，封控阵型连续度与阵型覆盖面积加权奖赏机制，得到优化目标函数：

Reward＝f(d，θ)＝η₁×Reward1+η₂×Reward2

其中：

一字型阵型连续度奖赏函数

一字型阵型面积覆盖率奖赏函数

权重η₁和η₂分别为一字型阵型连续度奖赏函数Reward1和一字型阵型面积覆盖率奖赏函数Reward2的权重；

步骤4：采用人工鱼群智能优化算法对多UUV阵型中的UUV坐标以及航向角进行优化。

2.根据权利要求1所述基于人工鱼群算法的多UUV协同探测阵型优化方法，其特征在于：所述多UUV协同探测二元感知概率模型的建立步骤为：

步骤2-1：求任一UUV节点s_i＝{x_i，y_i，θ_i}与目标t(x_t，y_t)之间的距离：

步骤2-2：当d(s_i，t)≤r时，判断目标是否处于该UUV搭载的舷侧声呐开角范围内；计算向量

步骤2-3：计算舷侧声呐探测范围(即两个扇形)中轴线对应的向量：

步骤2-4：计算与的夹角：

步骤2-5：探测概率为P(s_i，t)：

3.根据权利要求1所述基于人工鱼群算法的多UUV协同探测阵型优化方法，其特征在于：所述步骤3的一字型阵型连续度奖赏函数Reward1的建立：以探测的海域为一矩形区域：相邻两个UUV的间距为：

当满分为10分，建立以下指数衰减一字型阵型连续度奖赏函数：

其中，λ表示约束系数，α表示相邻UUV间距增大导致一字型阵型连续度降低的衰减系数。