面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配方法及设备组成比例

面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配方法及设备，属于对抗作战任务中的目标分配技术领域。为了解决传统目标分配算法在集群对抗作战目标分配任务中受飞行器自身计算能力限制而存在的无法快速求解目标分配最优解、无法应对不固定数量目标匹配的问题。本发明专利技术考虑个体实际观测量设计目标分配规则，利用通信手段使集群个体感知全局目标信息，在同一规则下，在目标分配算法的不同阶段采用不同随机数种子赋予集群个体在不同阶段差异化搜索能力，避免重复性查找，并根据执行任务可接受时长指定计算轮次或时间，交互个体计算结果，对1个有限时间内的最优结果进行保存，在多个有限时间重复进行并在规定时间内输出计算的最优值。重复进行并在规定时间内输出计算的最优值。重复进行并在规定时间内输出计算的最优值。

【技术实现步骤摘要】
面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配方法及设备


[0001]本专利技术属于对抗作战任务中的目标分配
，涉及一种面向集群的多目标分配方法及设备。

技术介绍

[0002]空中集群对抗过程中，敌我双方飞行器数量众多，完成打击任务需为不同飞行器分配不同打击目标，其分配结果的好坏与计算时效决定了集群对抗中的飞行器作战的整体表现。传统目标分配算法大都采用集中式计算思想，并利用智能启发算法及其变式完成目标分配过程，如蚁群、粒子群、遗传等。传统目标分配算法在集群对抗作战中存在如下限制：一是传统目标分配算法未能有效考虑实际使用过程中集群单体计算能力受限，导致分配计算时间过长，影响作战时效性；二是集群作战中普遍存在的不固定数量目标匹配问题，如2打1、3打1、3打2等，传统目标分配算法中解的结构构建困难，导致最优解求解过程易陷入局部最优；三是传统目标分配算法在求解过程中未能考虑实际个体观测量，并将观测量等融入目标分配过程降低求解复杂度。
[0003]因此传统目标分配算法在集群对抗作战目标分配任务中使用收到极大的限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决传统目标分配算法在集群对抗作战目标分配任务中受飞行器自身计算能力限制而存在的无法快速求解目标分配最优解、无法应对不固定数量目标匹配、未充分将飞行器观测量融入目标分配方法设计的问题。
[0005]一种面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：根据空中飞行器观测到目标位置信息T
j
＝[x,y,z]，其中x,y,z为目标的位置坐标，融合出集群对目标的全局感知信息；基于融合得到的全局感知信息获得飞行器i所观测到目标的索引矩阵SeeIndex
i
＝[value
j
]，其中value
j
为目标索引编号，且飞行器与目标索引编号全局唯一；
[0007]针对不固数量目标匹配，设定每个目标可由N
c
个飞行器进行锁定；根据观测量划定目标分配规则如下：
[0008]规则1：在目标分配过程中，对飞行器i的处理顺序由观测目标的索引矩阵来决定，观测到越少目标的飞行器越先进行处理；
[0009]规则2：飞行器观测到目标的索引矩阵SeeIndex
i
只含有唯一值时，意味着当前观测到唯一目标，该飞行器暂定分配至该目标；
[0010]规则3：飞行器观测到目标的索引矩阵SeeIndex
i
为空时，将该飞行器编号置入空闲矩阵NullIndex，空闲矩阵中飞行器受随机指派；
[0011]将所有飞行器观测到目标的索引矩阵和自身位置信息以及全局感知信息通过通信网络进行共享；
[0012]步骤二：在第t个有限时间内，进行分布式个体计算，即针对集群中每一个飞行器
个体，基于通信网络共享的数据和目标分配规则开展独立的飞行器节点计算：
[0013]初始化标志位矩阵FlagM、目标分配个数标志矩阵FlagMN；标志位矩阵FlagM记录目标j是否完成分配，目标分配个数标志矩阵FlagMN每一位存储对应目标已分配飞行器数量；
[0014]基于随机种子机制设定随机种子RandSeed1、RandSeed2、RandSeed3；
[0015]按照所述目标分配规则，依据飞行器观测目标数量进行组别划分，将观测目标数量相同的飞行器划分为一组；从飞行器观测数量最小的组别开始处理：针对相同观测数量的飞行器，采用随机种子RandSeed1随机进行飞行器抽取；如果存在多方飞行器同时选定同一目标，根据该目标已分配到的飞行器数量，进行随机抽取，此时存在两种情形，一是飞行器个数大于目标需要个数，二是飞行器个数小于等于目标需要个数，对于第一种情形随机失败的无人机则进入空闲矩阵NullIndex，空闲矩阵用来记录随机失败的无人机索引；
[0016]在每一次给目标分配飞行器个体的过程中依据对应的标志位矩阵FlagM对飞行器i的索引矩阵SeeIndex
i
进行更新；对于在索引矩阵不断更新过程中，仍具有多个目标需要分配飞行器时，对于可选择的飞行器i，采用随机种子RandSeed2随机选择目标；
[0017]在当前飞行器组别中的飞行器完成处理后，采用随机种子RandSeed3对空闲矩阵NullIndex中飞行器排序随机打乱，按照随机打乱后飞行器排序，针对标志位矩阵FlagM中未完成的目标个体，依次选择目标，按照目标分配个数标志矩阵FlagMN继续为目标进行分配飞行器；
[0018]当所有目标分配飞行器后，根据当前目标分配结果，计算期望指标数值；
[0019]针对第t个有限时间内会进行多次分配并得到对应的期望指标数值，在有限时间内存储当前飞行器节点最优望指标数数值及对应目标分配结果；
[0020]步骤三：每完成有限时间的分布式个体计算后，通过通信网络将每一个个体分布式计算出的结果进行共享，所有飞行器个体将获得统一的全局最优信息；随着每个有限时间内的不断迭代，对全局最优信息获得实时更新；
[0021]经历T个有限时间的分布式个体计算后，判断是否满足时间约束/计算轮次，当达到时间约束/分布式计算轮次，输出的望指标数数值对应的目标分配结果。
[0022]进一步地，步骤一所述的融合出集群对目标的全局感知信息过程由光电设备或飞行器任务机自主完成。
[0023]进一步地，所述初始化标志位矩阵FlagM、目标分配个数标志矩阵FlagMN大小均为1xN，N为全局感知信息获得的目标数量。
[0024]优选地，初始化标志位矩阵FlagM、目标分配个数标志矩阵FlagMN时对矩阵中每一位均赋0。
[0025]进一步地，当目标已分配飞行器数量值达到上限，标志位矩阵FlagM相应位置1，其余时刻均保持0值。
[0026]一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现所述的一种面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配方法。
[0027]一种面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并并执行以
实现所述的一种面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配方法。
[0028]有益效果：
[0029]1、本专利技术公开的一种面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配方法，通过分布式计算思想与集群飞行器通信网络结合，解决了对于计算能力不强的一类飞行器集中式目标分配算法无法使用问题。
[0030]2、本专利技术公开的一种面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配算法，通过基于飞行器实际观测量规则的引入，降低了求解寻优复杂度，由其对于数量庞大的集群目标分配，可以进行多目标分配快速求解。
[0031]3、本专利技术公开的一种面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配算法，能应对数量不固定目标匹配任本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向集群基于分布式多节点计算的多目标分配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据空中飞行器观测到目标位置信息T
j
＝[x,y,z]，其中x,y,z为目标的位置坐标，融合出集群对目标的全局感知信息；基于融合得到的全局感知信息获得飞行器i所观测到目标的索引矩阵SeeIndex
i
＝[value
j
]，其中value
j
为目标索引编号，且飞行器与目标索引编号全局唯一；针对不固数量目标匹配，设定每个目标可由N
c
个飞行器进行锁定；根据观测量划定目标分配规则如下：规则1：在目标分配过程中，对飞行器i的处理顺序由观测目标的索引矩阵来决定，观测到越少目标的飞行器越先进行处理；规则2：飞行器观测到目标的索引矩阵SeeIndex
i
只含有唯一值时，意味着当前观测到唯一目标，该飞行器暂定分配至该目标；规则3：飞行器观测到目标的索引矩阵SeeIndex
i
为空时，将该飞行器编号置入空闲矩阵NullIndex，空闲矩阵中飞行器受随机指派；将所有飞行器观测到目标的索引矩阵和自身位置信息以及全局感知信息通过通信网络进行共享；步骤二：在第t个有限时间内，进行分布式个体计算，即针对集群中每一个飞行器个体，基于通信网络共享的数据和目标分配规则开展独立的飞行器节点计算：初始化标志位矩阵FlagM、目标分配个数标志矩阵FlagMN；标志位矩阵FlagM记录目标j是否完成分配，目标分配个数标志矩阵FlagMN每一位存储对应目标已分配飞行器数量；基于随机种子机制设定随机种子RandSeed1、RandSeed2、RandSeed3；按照所述目标分配规则，依据飞行器观测目标数量进行组别划分，将观测目标数量相同的飞行器划分为一组；从飞行器观测数量最小的组别开始处理：针对相同观测数量的飞行器，采用随机种子RandSeed1随机进行飞行器抽取；如果存在多方飞行器同时选定同一目标，根据该目标已分配到的飞行器数量，进行随机抽取，此时存在两种情形，一是飞行器个数大于目标需要个数，二是飞行器个数小于等于目标需要个数，对于第一种情形随机失败的无人机则进入空闲矩阵NullIndex，空闲矩阵用来记录随机失败的无人机索引；在每一次给目标分配飞行器个体的过程中依据对应的标志位矩阵FlagM对飞行器i的索引矩阵SeeIndex
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雷，王晓光，郑元勋，王明祥，吕欣然，
申请(专利权)人：中国兵器工业集团航空弹药研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：