控制方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种控制方法、装置、计算机设备和存储介质，所述控制方法根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量，其中协同一致性原则用于指示航行器集群中每个航行器在围捕目标的过程中均转向目标，然后将第一控制参量输入至航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将第二控制参量输入至目标对应的运动模型中进行轨迹预测，进而得到航行器集群围捕目标的目标轨迹，最终根据目标轨迹控制航行器集群中各航行器进行移动。在该方法中，控制设备基于协同一致性原则，实时获取的第一控制参量和第二控制参量较为准确，因此进行目标围捕时，提高了围捕的准确性。的准确性。的准确性。

【技术实现步骤摘要】
控制方法、装置、计算机设备和存储介质


[0001]本申请涉及无人水下航行器
，特别是涉及一种控制方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]目前，微分对策将博弈论与现代控制理论相结合，是一种解决集群无人水下航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）与动态目标之间冲突、对抗、竞争问题的有效工具和科学方法。
[0003]但是，如何基于微分对策理论实现水下航行器集群的准确控制成为当下亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现水下航行器集群的准确控制的控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
[0005]第一方面，本申请提供了一种控制方法。该控制方法包括：根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量；协同一致性原则用于指示航行器集群中每个航行器在围捕目标的过程中均转向目标；将第一控制参量输入至航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将第二控制参量输入至目标对应的运动模型中进行轨迹预测，得到航行器集群围捕目标的目标轨迹；根据目标轨迹控制航行器集群中各航行器进行移动。
[0006]第二方面，本申请还提供了一种控制装置。该控制装置包括：第一确定模块，用于根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量；协同一致性原则用于指示航行器集群中每个航行器在围捕目标的过程中均转向目标；第二确定模块，用于将第一控制参量输入至航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将第二控制参量输入至目标对应的运动模型中进行轨迹预测，得到航行器集群围捕目标的目标轨迹；控制模块，用于根据目标轨迹控制航行器集群中各航行器进行移动。
[0007]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。该计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量；协同一致性原则用于指示航行器集群中每个航行器在围捕目标的过程中均转向目标；将第一控制参量输入至航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将第二控制参量输入至目标对应的运动模型中进行轨迹预测，得到航行器集群围捕目标的目标轨迹；
根据目标轨迹控制航行器集群中各航行器进行移动。
[0008]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量；协同一致性原则用于指示航行器集群中每个航行器在围捕目标的过程中均转向目标；将第一控制参量输入至航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将第二控制参量输入至目标对应的运动模型中进行轨迹预测，得到航行器集群围捕目标的目标轨迹；根据目标轨迹控制航行器集群中各航行器进行移动。
[0009]第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量；协同一致性原则用于指示航行器集群中每个航行器在围捕目标的过程中均转向目标；将第一控制参量输入至航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将第二控制参量输入至目标对应的运动模型中进行轨迹预测，得到航行器集群围捕目标的目标轨迹；根据目标轨迹控制航行器集群中各航行器进行移动。
[0010]上述控制方法、装置、计算机设备和存储介质通过根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量，并将第一控制参量输入至航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将第二控制参量输入至目标对应的运动模型中进行轨迹预测，进而得到航行器集群围捕目标的目标轨迹，最终根据目标轨迹控制航行器集群中各航行器进行移动，其中协同一致性原则用于指示航行器集群中每个航行器在围捕目标的过程中均转向目标。在该方法中，由于第一控制参量和第二控制参量是基于协同一致性原则获取得到，且该协同一致性原则可以使最终航行器集群中的所有航行器从初始位置均一致转向目标进行围捕，可以在一定程度上避免航行器集群中存在背离目标的航行器，所以后期基于第一控制参量和第二控制参量控制航行器集群围捕目标，即可达到准确控制航行器集群中所有航行器都一致围捕目标的效果，从而提高围捕效率。
附图说明
[0011]图1为一个实施例中控制方法的应用环境图；图2为一个实施例中控制方法的流程示意图；图2A为一个实施例中水下航行器围捕目标的对策模型；图3为另一个实施例中控制方法的流程示意图；图4为另一个实施例中控制方法的流程示意图；图4A为另一个实施例中控制方法的流程示意图；图4B为另一个实施例中最优控制参量控制器示意图；图5为另一个实施例中控制方法的流程示意图；图5A为另一个实施例中控制方法的流程示意图；图6为另一个实施例中控制方法的流程示意图；
图7为一个实施例中控制装置的结构框图；图8为另一个实施例中控制装置的结构框图；图9为另一个实施例中控制装置的结构框图；图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图；图11为另一个实施例中控制装置的结构框图；图12为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
[0012]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0013]迄今为止，水下移动目标追踪算法存在无定位或定位精度较低、水下动力学环境复杂、水下信道环境复杂、目标智能性较高的关键瓶颈。微分对策将博弈论与现代控制理论相结合，是一种解决集群无人水下航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）与动态目标之间冲突、对抗、竞争问题的有效工具和科学方法，并能够根据具体的水下集群任务进行建模分析。
[0014]在已有的研究中，微分对策模型中没有针对海流、风等对UUV行进过程中的影响，没有考虑UUV集群团队之间的协作能力和UUV与目标之间的对抗行为。在真实且复杂的水下环境中，如何基于微分对策理论实现水下航行器集群的准确控制成为当下亟待解决的技术问题。本申请提供了一种控制方法，旨在解决上述技术问题，下面实施例将具体说明本申请所述的控制方法。
[0015]本申请实施例提供的控制方法，可以应用于如图1所示的应用环境中，其中，控制设备101分别与航行器集群102和目标103之间进行无线通信连接。其中，航行器集群102包括多个航行器1020，目标103可以为航行器集群102围捕或追踪的任一类型对象，比如，目标可以具体为航行器、水雷、无人机等中任一种。控制设备101用于控制航行器集群102中的所有航行器对目标103进行围捕或追踪。控制设备101可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量；所述协同一致性原则用于指示所述航行器集群中每个航行器在围捕所述目标的过程中均转向所述目标；将所述第一控制参量输入至所述航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将所述第二控制参量输入至所述目标对应的运动模型中进行轨迹预测，得到所述航行器集群围捕所述目标的目标轨迹；根据所述目标轨迹控制所述航行器集群中各航行器进行移动。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量，包括：确定所述航行器集群和所述目标组成系统的系统支付函数；根据所述协同一致性原则和所述系统支付函数，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述确定所述航行器集群和所述目标组成系统的系统支付函数，包括：确定所述航行器集群对应的第一支付函数；确定所述目标对应的第二支付函数；根据所述第一支付函数和所述第二支付函数，确定所述系统支付函数。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述确定所述航行器集群对应的第一支付函数，包括：获取所述航行器集群对应的约束函数；所述约束函数包括避碰约束函数、通信约束函数和终止约束函数；根据所述避碰约束函数、所述通信约束函数和所述终止约束函数，确定所述第一支付函数。5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述协同一致性原则和所述系统支付函数，确定航行器集群的第一控制参量和目标的第二控制参量，包括：将所述系统支付函数转换为哈密顿方程，并以所述协同一致性原则为求解目标，求解所述哈密顿方程得到所述航行器集群的第一控制参量和所述目标的第二控制参量。6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述将所述第一控制参量输入至所述航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，以及将所述第二控制参量输入至所述目标对应的运动模型中进行轨迹预测，得到所述航行器集群围捕所述目标的目标轨迹，包括：将所述第一控制参量输入至所述航行器集群对应的运动模型进行轨迹预测，得到所述航行器集群的第一轨迹；将所述第二控制参量输入至所述目标对应的运动模型中进行轨迹预测，得到所述目标的第二轨迹；根据所述第一轨迹和所述第二轨迹，确定所述目标轨迹。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一轨迹和所述第二轨迹，确定所述目标轨迹，包括：根据所述第二轨迹确定所述第一轨迹是否为最优轨迹；
若是，则将所述第一轨迹确定为所述目标轨迹；若否，则根据所述第二轨迹对所述第一轨迹进行调整，并将调整后的第一轨迹确定为所述目标轨迹。8.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：第一确定模块，用于根据协同一致性原则，确定航行器集群的第一控制参量...

【专利技术属性】
技术研发人员：任勇，魏维，杜军，王景璟，侯向往，方政儒，夏照越，张泽楷，王子源，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：