本發(fā)明涉及無人機(jī)群控制，具體涉及基于多無人機(jī)的協(xié)同對(duì)抗控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著無人機(jī)的應(yīng)用范圍不斷拓展，任務(wù)類型越來越廣泛，無人機(jī)的應(yīng)用逐步從單架無人機(jī)向多無人機(jī)組成的集群發(fā)展?；诙酂o人機(jī)的協(xié)同對(duì)抗控制方法是在娛樂競(jìng)技中發(fā)展起來的一種先進(jìn)技術(shù)，旨在通過多個(gè)無人機(jī)之間的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境中的目標(biāo)進(jìn)行偵察、攻擊、防御等任務(wù)。隨著無人機(jī)技術(shù)和人工智能算法的不斷進(jìn)步，這種方法能夠在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效、智能的任務(wù)分配、路徑規(guī)劃、信息共享和自主決策，使無人機(jī)群體能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜和變化多端的對(duì)抗場(chǎng)景。

2、針對(duì)多無人機(jī)協(xié)同對(duì)抗的復(fù)雜場(chǎng)景，無人機(jī)集群內(nèi)部的通信拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)扮演著至關(guān)重要的角色。該網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)分析處理所有無人機(jī)的相關(guān)信息，確保無人機(jī)集群的協(xié)同作戰(zhàn)能力。然而，隨著無人機(jī)集群規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)的壓力也日益增大，這無疑對(duì)無人機(jī)的運(yùn)行效率構(gòu)成了挑戰(zhàn)。在進(jìn)行目標(biāo)攻防時(shí)，快速篩選出最可靠的無人機(jī)對(duì)于提升作戰(zhàn)效能至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的系統(tǒng)往往難以迅速完成這一任務(wù)，需要依賴大量的人工設(shè)置和干預(yù)。這不僅增加了操作復(fù)雜性和時(shí)間成本，還可能影響作戰(zhàn)決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

3、此外，當(dāng)多無人機(jī)組成的集群執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)時(shí)，復(fù)雜的對(duì)抗環(huán)境條件下，現(xiàn)有技術(shù)中多采用增加無人機(jī)集群內(nèi)各無人機(jī)智能化程度或采用以量取勝的飽和式對(duì)抗等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)抗任務(wù)執(zhí)行成功。但這種方式不利于成本的節(jié)約，無法達(dá)到最小代價(jià)以換取對(duì)抗任務(wù)執(zhí)行成功的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無人機(jī)集群內(nèi)部的通信網(wǎng)絡(luò)的壓力大，無法快速篩選出最可靠的無人機(jī)，執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)成本較高的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供基于多無人機(jī)的協(xié)同對(duì)抗控制方法，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、基于多無人機(jī)的協(xié)同對(duì)抗控制方法，所述方法包括：

3、步驟s1：對(duì)無人機(jī)群組網(wǎng)，實(shí)時(shí)獲取各無人機(jī)的機(jī)載設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)；

4、步驟s2：采用混合式控制結(jié)構(gòu)，地面控制站對(duì)每一架無人機(jī)初步分配任務(wù)，當(dāng)無人機(jī)群到達(dá)對(duì)抗?fàn)顟B(tài)時(shí)，根據(jù)任務(wù)數(shù)量將無人機(jī)集群分割為多個(gè)無人機(jī)子集群，每個(gè)無人機(jī)子集群選出主無人機(jī)為leader節(jié)點(diǎn)，其余從無人機(jī)為服從節(jié)點(diǎn)；

5、步驟s3：每個(gè)無人機(jī)子集群的leader節(jié)點(diǎn)掃描并認(rèn)定目標(biāo)，根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)的機(jī)載設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)分析目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)面積、預(yù)測(cè)軌跡向量與實(shí)際軌跡向量的余弦相似度、空間位置距離，判斷該無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的軌跡預(yù)測(cè)的可靠度；

6、步驟s4：根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)在對(duì)目標(biāo)預(yù)測(cè)對(duì)抗路徑中的障礙物數(shù)量、預(yù)測(cè)對(duì)抗時(shí)間、預(yù)測(cè)撞擊位置與目標(biāo)位置的距離及各無人機(jī)的狀態(tài)，判斷該無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的對(duì)抗成功效率；

7、步驟s5：根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的軌跡預(yù)測(cè)的可靠度及對(duì)目標(biāo)的對(duì)抗成功效率，選取第一對(duì)抗無人機(jī)；

8、步驟s6：使用第一對(duì)抗無人機(jī)對(duì)目標(biāo)執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)。

9、進(jìn)一步地，所述傳感器數(shù)據(jù)包括：視覺傳感器數(shù)據(jù)、雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)、激光傳感器數(shù)據(jù)、超聲波傳感器數(shù)據(jù)。

10、進(jìn)一步地，所述實(shí)時(shí)獲取各無人機(jī)的機(jī)載設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)具體包括：由地面控制站實(shí)時(shí)獲取衛(wèi)星中繼傳輸?shù)膶⒃O(shè)備傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理后的信號(hào)。

11、進(jìn)一步地，所述步驟s2還包括：各服從節(jié)點(diǎn)以預(yù)設(shè)時(shí)間閾值1與對(duì)應(yīng)無人機(jī)子集群內(nèi)的leader節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，當(dāng)leader節(jié)點(diǎn)在預(yù)設(shè)通信次數(shù)閾值2范圍內(nèi)未檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的服從節(jié)點(diǎn)時(shí)，認(rèn)定該服從節(jié)點(diǎn)丟失。

12、進(jìn)一步地，所述步驟s3還包括：當(dāng)無人機(jī)子集群的leader節(jié)點(diǎn)掃描并認(rèn)定目標(biāo)，同時(shí)該leader節(jié)點(diǎn)將該目標(biāo)位置標(biāo)注上傳至網(wǎng)絡(luò)，其他無人機(jī)子集群獲取后選擇其他目標(biāo)進(jìn)行對(duì)抗。

13、進(jìn)一步地，所述步驟s3還包括：當(dāng)無人機(jī)子集群內(nèi)無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)面積越大、預(yù)測(cè)軌跡向量與實(shí)際軌跡向量的余弦相似度越高、空間位置距離越近，該無人機(jī)子集群內(nèi)相應(yīng)無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的軌跡預(yù)測(cè)的可靠度越高。

14、進(jìn)一步地，所述步驟s4還包括：

15、當(dāng)無人機(jī)子集群內(nèi)無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的預(yù)測(cè)對(duì)抗路徑中的障礙物數(shù)量越少、預(yù)測(cè)對(duì)抗時(shí)間越短、預(yù)測(cè)撞擊位置與目標(biāo)位置的距離越近，該無人機(jī)子集群內(nèi)相應(yīng)無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的對(duì)抗成功效率越高；

16、所述各無人機(jī)的狀態(tài)包括電量狀態(tài)、通信穩(wěn)定度，當(dāng)無人機(jī)子集群內(nèi)無人機(jī)電量越高、通信穩(wěn)定度越好，該無人機(jī)子集群內(nèi)相應(yīng)無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的對(duì)抗成功效率越高。

17、進(jìn)一步地，所述步驟s5具體包括：

18、根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的軌跡預(yù)測(cè)的可靠度排名，結(jié)合無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的對(duì)抗成功效率排名，獲取執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)成功可靠性最高的無人機(jī)作為第一對(duì)抗無人機(jī)，并對(duì)該無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)進(jìn)行執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)成功可靠性從高到低排名。

19、進(jìn)一步地，所述步驟s6之后還包括，當(dāng)?shù)谝粚?duì)抗無人機(jī)執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)失敗時(shí)，根據(jù)該無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)進(jìn)行執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)成功可靠性從高到低排名，依次繼續(xù)執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)直至任務(wù)執(zhí)行成功。

20、進(jìn)一步地，當(dāng)leader節(jié)點(diǎn)信號(hào)丟失，對(duì)應(yīng)的無人機(jī)子集群內(nèi)所有服從節(jié)點(diǎn)通過采用選舉的方式從內(nèi)部選出新的leader節(jié)點(diǎn)；所述選舉依據(jù)包括所有服從節(jié)點(diǎn)的控制器運(yùn)算資源使用情況、通信穩(wěn)定度、機(jī)載設(shè)備傳感器響應(yīng)速度。

21、本發(fā)明具有如下有益效果：

22、一、可以解決多無人機(jī)的系統(tǒng)對(duì)抗過程中，無人機(jī)集群內(nèi)部的通信網(wǎng)絡(luò)的壓力大的問題。通過采用混合式控制結(jié)構(gòu)，地面控制站對(duì)每一架無人機(jī)初步分配任務(wù)，當(dāng)無人機(jī)群到達(dá)對(duì)抗?fàn)顟B(tài)時(shí)，根據(jù)任務(wù)數(shù)量將無人機(jī)集群分割為多個(gè)無人機(jī)子集群，每個(gè)無人機(jī)子集群選出主無人機(jī)為leader節(jié)點(diǎn)，其余從無人機(jī)為服從節(jié)點(diǎn)，當(dāng)無人機(jī)子集群的leader節(jié)點(diǎn)掃描并認(rèn)定目標(biāo)，同時(shí)該leader節(jié)點(diǎn)將該目標(biāo)位置標(biāo)注上傳至網(wǎng)絡(luò)，其他無人機(jī)子集群獲取后選擇其他目標(biāo)進(jìn)行對(duì)抗。這樣有效解決了無人機(jī)集群內(nèi)部的通信網(wǎng)絡(luò)的壓力大的問題。

23、二、可以解決多無人機(jī)的協(xié)同對(duì)抗過程中，無法快速篩選出最可靠的無人機(jī)的問題。本發(fā)明通過根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)的機(jī)載設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)分析目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)面積、預(yù)測(cè)軌跡向量與實(shí)際軌跡向量的余弦相似度、空間位置距離，判斷該無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的軌跡預(yù)測(cè)的可靠度；根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)在對(duì)目標(biāo)預(yù)測(cè)對(duì)抗路徑中的障礙物數(shù)量、預(yù)測(cè)對(duì)抗時(shí)間、預(yù)測(cè)撞擊位置與目標(biāo)位置的距離及各無人機(jī)的狀態(tài)，判斷該無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的對(duì)抗成功效率；根據(jù)無人機(jī)子集群內(nèi)各無人機(jī)對(duì)目標(biāo)的軌跡預(yù)測(cè)的可靠度及對(duì)目標(biāo)的對(duì)抗成功效率，選取第一對(duì)抗無人機(jī)。這樣，可以在多無人機(jī)的協(xié)同對(duì)抗過程中，快速篩選出最可靠的無人機(jī)，

24、三、可以解決現(xiàn)有技術(shù)中多采用增加無人機(jī)集群內(nèi)各無人機(jī)智能化程度或采用以量取勝的飽和式對(duì)抗等方式造成執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)成本高的問題。本發(fā)明通過采用混合式控制結(jié)構(gòu)，合理的leader節(jié)點(diǎn)及服從節(jié)點(diǎn)設(shè)置及通信安排，可有效減輕無人機(jī)集群內(nèi)部的通信網(wǎng)絡(luò)的壓力，減小各無人機(jī)的通信和算力相關(guān)的硬軟件成本，同時(shí)，采用合理的最可靠的無人機(jī)篩選機(jī)制，選出執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)可靠性最高的無人機(jī)，避免了增加無人機(jī)集群內(nèi)各無人機(jī)智能化程度或采用以量取勝的飽和式對(duì)抗等方式造成執(zhí)行對(duì)抗任務(wù)成本高的問題。