一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法组成比例

一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法，属于无人机目标分配技术领域，用以解决现有技术无法在有限时间内高效解决无人机机群目标分配的问题。本发明专利技术的技术要点包括：建立了无人机机群协同拦截敌方机群中的目标分配问题的数学模型，使用带有严格约束的线性模型来描述分配问题，能够在合理的时间内求解出线性分配问题的最优解；设计代价函数时考虑了拦截目标的能耗、拦截时间和目标的威胁程度；进一步地，放宽了约束条件，使得松弛后的分配问题转化为无约束线性分配问题，进一步减少了计算量。本发明专利技术平衡了模型求解计算效率和建模精度，在有限时间内高效地解决了无人机机群目标分配问题。本发明专利技术可应用于多无人机协同目标分配系统之中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法
本专利技术涉及无人机目标分配
，具体涉及一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法。
技术介绍
近年来，精确导航技术和5G通信技术的发展，使得无人机的集群应用越来越普遍。自组织能力和智能的提高使其广泛应用于多种任务，如火灾监测、协同搜索和协同拦截等。然而，增强的自主能力可能会促使无人机机群被用于不正当的目的。因此，有必要设计适当的方法拦截具有不可接受用途的无人机机群。传统的防空武器如导弹来摧毁入侵的无人机是可能的解决方案之一。一个问题是，入侵者可能有很多，而且每个都有非常低的成本，用昂贵的导弹摧毁它们可能并不经济；另一种选择是利用无人机拦截入侵无人机，以达到更好的效益。因此，有必要研究无人机机群协同拦截方法，其中无人机机群的协调与协作是核心问题。早期无人机协同拦截目标的方法集中在拦截单一目标上，很少涉及多对多拦截问题。这类多对多拦截问题的复杂性是由目标分配问题和轨迹规划问题之间的固有耦合引起的。考虑到一组无人机协同拦截多个目标的情况，近年来出现了一种分层结构来连续分配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法，其特征在于，包括下述步骤：/n步骤一、获取目标无人机数据和拦截器数据；其中，所述目标无人机数据包括无人机数量、位置、速度和威胁度；所述拦截器数据包括拦截器数量、位置和速度；/n步骤二、根据目标无人机数据和拦截器数据构建带约束条件的目标分配模型；/n步骤三、计算获取满足所述约束条件的目标分配模型最优解，并将所述最优解作为无人机目标分配结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、获取目标无人机数据和拦截器数据；其中，所述目标无人机数据包括无人机数量、位置、速度和威胁度；所述拦截器数据包括拦截器数量、位置和速度；
步骤二、根据目标无人机数据和拦截器数据构建带约束条件的目标分配模型；
步骤三、计算获取满足所述约束条件的目标分配模型最优解，并将所述最优解作为无人机目标分配结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法，其特征在于，步骤二中所述目标分配模型的目标函数表达式为：



其中，NU表示拦截器总数；NT表示目标无人机总数；cij∈R，表示代价函数；xij∈{0,1}，表示是否将拦截器分配给目标无人机，等于1代表是，等于0代表否。


3.根据权利要求2所述的一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法，其特征在于，步骤二中所述约束条件为：









其中，μj表示分配给目标无人机的拦截器数量的最大值。


4.根据权利要求3所述的一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法，其特征在于，所述代价函数cij由能耗、时间以及威胁度组成，其表达式为：



其中，F(*)表示归一化函数；σij表示拦截器与目标无人机之间相对速度与相对距离的夹角；κ是正常量；tgo,ij表示拦截器到目标无人机所需时间；Lj表示目标无人机的威胁度。


5.根据权利要求4所述的一种基于约束松弛技术的无人机集群在线目标分配方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝宁，贺风华，田春耕，姚昊迪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23