一种基于嵌入式控制的无人机空中实时协同制导方法技术

本发明专利技术涉及一种基于嵌入式控制的无人机空中实时协同制导方法，属于无人机制导领域。本发明专利技术包括：A、制定目标函数及约束条件；B、计算我方无人机制导优先权和敌方威胁值；C、初始化粒子群；D、计算制导权移交价格；E、计算单个粒子的最好适应度值；F、更新粒子群；G、计算整体粒子的最好适应度值；H、判断是否早熟，若否则转步骤I，若是则转步骤F；I、是否满足终止条件，若否则转步骤F，若是则结束。本发明专利技术针对当前国内空空导弹制导权移交理论和技术手段的不足，基于改进的粒子群算法和拍卖算法，提出了一种分布式的动态性、实时性和全局寻优性能都较好的粒子群拍卖混合算法，使其能应用于大规模空空导弹制导权移交问题的优化求解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于无人机制 导领域。
技术介绍
随着无人机技术的广泛发展，其在战争中的用途也越来越关键，尤其是利用无人 机进行空中格斗，不仅杀伤力大，成本低廉，而且可以有效降低己方人员伤亡。但时当制导 无人机受到威胁时，为了实现打击目标并降低自身损失，需要将制导权移交给其他僚机继 续制导发射出去的导弹，而选择哪架僚机是问题中的关键所在，其实质是一个求解全局最 优的问题。
技术实现思路
针对无人机制导权移交问题，本专利技术提供了一种基于嵌入式控制的无人机空中实 时协同制导方法。 本专利技术的技术方案是:，包 括如下步骤： A、制定目标函数及约束条件； B、计算我方无人机制导优先权和敌方威胁值； C、初始化粒子群； D、计算制导权移交价格； E、计算单个粒子的最好适应度值； F、更新粒子群； G、计算整体粒子的最好适应度值； H、判断是否早熟，若否则转步骤I，若是则转步骤F; I、是否满足终止条件，若否则转步骤F，若是则结束。 所述方法的具体步骤如下： Stepl、制定目标函数及约束条件； 采用基于贪婪的拍卖算法计算制定目标函数，制定目标函数为： 制定约束条件为： (1：，表示我方第i架无人机最多制导I枚导弹，I为阈值； .尸1 (z>表示一枚导弹最多由一架无人机制导； (3)A(T，jHAi，i = l，2,3...M，表示敌方目标T和第j枚导弹的检测范围必须在 我方无人机的雷达范围△ i内；其中，N为需要协同制导的导弹数，Μ为我方无人机数，为我方无人机制导优先 权，PU为我方第i架无人机对第j枚导弹的制导能力，为我方第i架无人机对第j枚导弹的 制导移交权决策矩阵中的元素，表示第i架无人机是否参与对第j枚导弹的制导，只能取〇或 1，〇表示不参与，1表示参与；制导移交权决策矩阵为：取角标i对应我 方Μ架无人机中的任意一架，角标j对应N枚需要协同制导的导弹中的任意一枚； Step2、计算我方无人机制导优先权和敌方威胁值； Step2.1、首先，我方无人机制导优先权包括对敌机的制导优先权和对导弹的制导 优先权： Step2.1. 1、我方无人机对敌机的制导优先权为我方第i架无人机对第j枚导弹的 制导能力Pij; Step2.1.2、我方无人机对导弹的制导优先权包括角度优势和距离优势： 角度优势：；其中，Qij为我方第i架 无人机速度1方向偏离目标线du的角度;(?为第j枚导弹速度％方向偏离目标线du延长线 的角度；A为第j枚导弹尾部天线有效工作锥角，心为我方第i架无人机雷达最大搜索锥角； du为我方第i架无人机与第j枚导弹的目标线； 距离优势： ；其中，^为我方第i架无人机雷达对导弹的最 大制导距尚，e为指币戈义；综合角度优势、距离优势可得我方无人机对导弹的制导优先权为： 卸=α, ;其中，ei、e2为权系数且 ei+e2=l;得出，我方无人机制导优先权>%: = i?/1 *;其中，m，U2为权系数且m+U2 = 1; Step2.2、敌方威胁值包括威胁和杀伤概率;其中，A为敌机对我方无人机的威胁，g 为敌机导弹的杀伤概率； Step3、初始化粒子群： 将决策矩阵中任一元素 xij映射到粒子群中任一粒子xij在E维空间的位置表示为 PPij = (ppiji，ppij2，'"ppijE)，任一粒子xi j经过的最好位置为PP，即单个粒子的最好适应度 值，整体粒子经过的最好位置为PPbest，即整体粒子的最好适应度值；其中，PPi jl，PPij2，… PPijE表示任一粒子Xij的位置在E维坐标系中E个坐标轴上的分量； Step4、计算制导权移交价格：采用基于贪婪的拍卖算法计算制导权移交价格(拍卖算法需要拍卖的双方即拍卖 方和竞拍方，拍卖方为我方发出移交制导权的无人机，竞拍方为我方参与制导权移交的无 人机。），计算出我方第i架无人机参与第j枚导弹的制导权移交价格为其 中， &1，&2为权系数，用于调整利益和代价的比例，且ai+a 2 = l;我方第i架无人机参与第j枚 导弹的制导权移交的效益为％ ，e为指数常数;我方第i架无人机参与第j枚导弹 的制导权移交的代价为Kij=A*g; Step5、计算单个粒子的最好适应度值： 首先，定义粒子的适应度函数为 其次，通过制导权移交价格作为适应度函数的输入来计算单个粒子的最好适应 度值PP; Step6、更新粒子群； 在通过Step3对粒子群进行初始化之后，定义每一代粒子更新自己的速度和位置 的公式为： 速度：pvijk = c · pvijk+di · ri · ppijk+d2 · Γ2 · ppijk;其中，c为惯性权重，取值在 之间，dl、d2为学习因子，rl、r2为系数取值在之间，角标k表示E维坐标系中 每个坐标轴上的各个分量，k=l，2,3. . .E，pvijk表示任一粒子xi j的速度在E维坐标系中E个 坐标轴上的分量； (2)位置:ppijk = ppijk+t · pvijk表示上一代粒子的位置ppijk与上一代粒子在刷新 时间t内以速度pVijk变化的位置之和作为下一代粒子的位置PPijk; Step7、计算整体粒子的最好适应度值： 定义粒子的适应度函数为通过制导权移交价格作为 适应度函数的输入来计算整体粒子的最好适应度值PPkst; Step8、判断是否早熟：当存在有一个粒子Xij的最好适应度值PP大于整体粒子的最好适应度值PPbest，则 成为早熟，则转到Step6继续更新粒子群;否则表示没有出现早熟，那么进入Step9; Step9、判断是否满足终止条件： 通过步骤StepS，得出粒子群中没有出现早熟，则得到与粒子Xlj的最好适应度值PP 所对应的粒子位置PP+根据PPu得到对应决策矩阵中元素 xij的取值作为移交方案，则根据 步骤Stepl判断约束条件是否满足：若不满足约束条件，则转到Step6继续更新粒子群； 若满足约束条件，则计算目标函数F(x)，输出最终结果。 本专利技术的有益效果是： 针对当前国内空空导弹制导权移交理论和技术手段的不足，基于改进的粒子群算 法和拍卖算法，提出了一种分布式的动态性、实时性和全局寻优性能都较好的粒子群拍卖 混合算法，使其能应用于大规模空空导弹制导权移交问题的优化求解。【附图说明】 图1为本专利技术的流程图； 图2为本专利技术的导弹与我方无人机相对姿态图。【具体实施方式】 实施例1:如图1-2所不， ，包括如下步骤： A、制定目标函数及约束条件； B、计算我方无人机制导优先权和敌方威胁值； C、初始化粒子群； D、计算制导权移交价格； E、计算单个粒子的最好适应度值； F、更新粒子群； G、计算整体粒子的最好适应度值； H、判断是否早熟，若否则转步骤I，若是则转步骤F; I、是否满足终止条件，若否则转步骤F，若是则结束。 所述方法的具体步骤如下： Stepl、制定目标函数及约束条件； 采用基于贪婪的拍卖算法计算制定目标函数，制定目标函数为： 制定约束条件为： (1：表示我方第i架无人机最多制导I枚导弹，I为阈值； -/ ·*· (2羡示一枚导弹最多由一架无人机制导； (3) Δ (T，j)< Δ i，i = 1，2，3 · · ·Μ，表示敌方目标T和第j枚导弹的检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式控制的无人机空中实时协同制导方法，其特征在于：包括如下步骤：A、制定目标函数及约束条件；B、计算我方无人机制导优先权和敌方威胁值；C、初始化粒子群；D、计算制导权移交价格；E、计算单个粒子的最好适应度值；F、更新粒子群；G、计算整体粒子的最好适应度值；H、判断是否早熟，若否则转步骤I，若是则转步骤F；I、是否满足终止条件，若否则转步骤F，若是则结束。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晶，马晨，肖智斌，范洪博，吴晟，汤守国，李润鑫，孙俊，贾连印，潘盛旻，容会，崔毅，王剑平，张果，候明，车国霖，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53