[发明专利]一种异构无人机群自主防御群集算法

摘要

无人机可以在复杂战场环境中执行运输任务。然而，单架无人机由于功率和功能有限，无法满足任务要求。为了克服这一问题，本文从无人机群协同控制和自主防御的角度出发。为解决无人机群执行物质运送过程中的防御问题，提出了一种异构无人机群自主防御群集算法，提出了防御无人机的运动控制方程，并在聚集过程中将防御无人机部署在普通运输无人机的外围，形成新的异构无人机群体。其次，提出了包括位置和角度在内的代价函数，使防御性无人机尽可能均匀地部署在普通运输无人机的外围。最后，通过理论分析和实验验证了该算法在不同无人机数量情况下的有效性。防御型无人机可以均匀地分布在普通运输无人机的外围，形成一组具有自主防御能力的无人机群。

主权项

1.一种异构无人机群自主防御群集算法，其特征在于：包括如下步骤，/n步骤一：建立代价函数模型，将初始无人机位置坐标通过此代价函数模型计算初始的代价值，并且在此初始化模拟退火算法温度，终止温度e，降温因子s及判断阈值m＝0.2；/n步骤二：根据步骤一的初始无人机的位置信息，计算在该系统中每架无人机受到合力大小，通过上述无人机所受的合力计算该无人机的位移量，并且与初始状态的无人机位置做向量加法运算得到下一个时刻无人机位置的坐标；/n步骤三：将步骤二得到的位置坐标带入到上述代价函数模型中计算该位置下的代价值；/n步骤四：计算由前一时刻位置坐标计算出来的代价值减去后一时刻位置坐标计算出来的代价值的差值，若该差值小于0，记录该后一时刻坐标点位置作为下一次迭代的初始位置点；若计算的差值大于等于0，此时由系统生成一个[0,1]之间的概率值，当该数小于m的时候接受目前的无人机的位置坐标点作为下一次迭代的初始值；若生成的概率值大于等于m，则由随机生成一个服从高斯分布防御无人机的运动角度θ，并且通过防御无人机运动控制方程计算防御无人机下一步移动的位置坐标，并计算在当前状态下的代价值，如果代价值小于目前的位置计算的代价值，就用这个防御无人机的位置信息替代目前状态下的防御无人机的位置信息，否则不做任何处理；/n步骤五：当没有找到最优解或者温度未能小于设定终止温度e时候返回步骤二，而后当前温度乘以降温因子s得到一个低温数值；如果温度低于终止温度e，则算法退出迭代，最后形成一个具有自主防御能力的无人机群。/n