[发明专利]一种多地面无人车辆的多目标协同跟踪方法

说明书

本发明属于多目标协同控制领域，具体涉及一种多地面无人车辆的多目标协同跟踪方法。第一步：数学模型的构建；第二步：改进算法的计算跟踪模型；2.1确定种群规模和基因个数；2.2初始化概率向量；2.3产生两个个体；2.4两个个体竞争；2.5更新概率向量方式；2.6如果概率向量收敛，则结束；若概率向量P^t没有收敛，转到步骤2.3。本发明根据作战信息将地面无人车辆分配给每个跟踪任务，使其总作战效果达到最优,并使用改进的紧凑遗传算法对问题求解，增加算法的寻优能力。

技术领域

本发明属于多目标协同控制领域，具体涉及一种多地面无人车辆的多目标协同跟踪方法。

背景技术

地面无人车辆(Unmanned Ground Vehicle，UGV)是一种可自主行驶或遥控操作、可一次或多次使用、并能携带一定数量载荷的地面机动平台。由于地面无人车辆具有自动操控和高度智能化的特点，因此，往往可以到达有人驾驶难以到达或对人类十分危险的区域，并完成人类难以直接完成的工作。

地面无人车辆在未爆弹药处理、预警侦察，安全巡逻、战场救护、简易爆炸装置探测、探扫雷、城区辅助作战和后勤保障等很多战术作战领域发挥了重要作用，大大节省了人力，减少了伤亡。在未来地面作战中，地面无人车辆将成为信息化装备体系的重要组成部分、减少人员伤亡的重要手段、提高战术精确打击能力的有力保证，尤其是在战术预警侦察方面，灵活机动，不怕牺牲的地面无人车辆能够深入危险地域和侦察盲区实施侦察，将逐渐成为地面战场战术信息获取和发布的重要装备。航空航天预警侦察虽然可以在战略层次为军队制定作战计划提供支持，但却难以满足地面作战的战术需要，而地面无人车辆则可在战术层次为地面作战部队提供更为详尽的战场信息，成为提高战场态势感知能力的重要手段。现代战争敌我双方对抗的复杂性，要求指挥中心能够根据战场环境，快速、合理地指派无人地面车辆协同跟踪多个目标，最大限度地发挥协同跟踪的优势。

多地面无人车辆的多目标协同跟踪问题具有规模较大的特点，为尽量降低运动能耗，提高多目标跟踪系统性能，需要将多个地面无人车辆进行合理指派，使它们能够互相协作、协同跟踪各个目标。为此需要构建数学模型，把问题转化为受约束的组合优化问题，然后采用优化算法求解指派问题。指派给被跟踪目标的地面无人车辆越多，则车辆可获得的关于目标的数据越可靠，从而可得到对该被跟踪目标更优的跟踪性能，在存在多个被跟踪目标情况下，就需要指挥中心合理指派地面无人车辆跟踪目标。

将任务分配看作一个广义指派问题，即地面无人车辆数量m和目标数n，由指挥中心按照一定的指派原则和约束条件，给多地面无人车辆指派跟踪任务，指派多个地面无人车辆跟踪多个目标，使其总作战效果达到最优。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是指挥中心按照一定的约束条件和指派原则，给多个地面无人车辆指派跟踪任务，目的是使其总作战效果达到最优，并使用改进的紧凑遗传算法对问题求解，增加算法的寻优能力。

本发明的技术方案：

一种多地面无人车辆的多目标协同跟踪方法，步骤如下：

第一步：数学模型的构建

设有n个目标，有m个UGV，指挥控制中心指派这m个UGV去协同跟踪各个目标，要求每个UGV负责一个跟踪任务，每项跟踪任务可由多个UGV协同完成，保证每个UGV均匀地跟踪各个目标。

设第i个UGV与第j个目标之间的距离为d_ij，其中，i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n；

目标指派矩阵A_m×n，其元素为a_ij，其中，i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n；a_ij取值为0或1，a_ij＝1表示指派第i个UGV跟踪第j个目标，否则a_ij＝0；

最小化UGV与目标的距离之和为minJ：