[发明专利]一种多智能体追逃问题建模与围捕策略生成方法

权利要求书

1.一种多智能体追逃问题建模与围捕策略生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：进行多智能体追逃问题的建模

步骤1.1：构建博弈环境

1.1.1定义有界非封闭区域Ω

定义区域Ω，该区域Ω的边界上有n_exp个出口，内部有n_bar个静止障碍物，且各出口位置均不在各静止障碍物的影响范围内；n_exp≥1，n_bar≥1；

在区域Ω中或边界上任取一点为坐标原点，以水平向右方向为x轴正向，垂直x轴向上为y轴正向，建立全局坐标系为xOy；

1.1.2定义各智能体的参数

定义多个智能体，各智能体均在区域Ω中或边界上，追捕过程中每个智能体知道各出口、静止障碍物以及每个智能体在全局坐标系xOy下的位置信息；

将智能体划分为追捕者和逃跑者两种类型，其中追捕者数量为N，逃跑者数量为M，各逃跑者的初始位置到任一出口的距离均大于逃逸距离r_e；N≥1，M≥1，r_e根据实际需求设置；

追捕者的最大运动速率大于等于逃跑者的最大运动速率；

步骤1.2：设置判决方式

判决方式如下：

当某一逃跑者距离任意追捕者的距离d_ij均小于捕获距离d_min，或者该逃跑者与区域Ω的边界发生碰撞时，视为对该逃跑者捕获成功；d_min根据实际需求设置；

当某一逃跑者到达或穿过区域Ω的任意一个出口时，视为该逃跑者逃逸成功；

若区域Ω中各逃跑者不是被成功捕获，就是已经成功逃逸，则视为追逃博弈结束；

步骤1.3：设置逃跑者策略

逃跑者策略如下：

1)逃跑者能够识别并规避障碍物；

2)逃跑者应尽可能地逃避追捕者的围捕；

3)在实现上述两个要求的基础上，逃跑者应尽可能地向出口运动以实现逃逸；

步骤2：生成围捕策略

步骤2.1：围捕任务分配

将区域中各个智能体在全局坐标系xOy中的位置坐标作为Voronoi图的母点，生成各智能体的Voronoi单元，对于某一追捕者p_i，

若其邻近Voronoi单元中存在逃跑者，则当中距离该追捕者最近的逃跑者即为围捕目标；

若其邻近Voronoi单元中不存在逃跑者，追捕者p_i将区域Ω中距离自身最近的逃跑者作为围捕目标；

步骤2.2：确定围捕目标点

计算追捕者p_i对围捕目标e_j拦截系数f_ij，

当f_ij≥0时，追捕者p_i的目标点为距围捕目标e_j最近的出口所在位置；

当f_ij＜0时，追捕者p_i的目标点通过Voronoi分区的方法确定；

步骤2.3：确定追捕者的行进方向和行进速率

步骤2.4：追逃博弈

各追捕者在其行进方向上移动一个时间单位，得到下一时刻的位置坐标，返回步骤2.1，直至根据步骤1.2的判决方式判断追逃博弈结束。

2.根据权利要求1所述的多智能体追逃问题建模与围捕策略生成方法，其特征在于：步骤2.2中根据下式计算追捕者p_i对围捕目标e_j拦截系数

式中，k为距离当前围捕目标e_j最近的出口的编号，为追捕者p_i到第k个出口的距离，为当前围捕目标e_j到第k个出口的距离，v_p，max为追捕者的最大运动速率，v_e，max为逃跑者的最大运动速率。