一种欠驱动无人艇集群对抗决策与控制一体化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种欠驱动无人艇集群对抗决策与控制一体化方法及系统。所述方法通过构造融合任务需求和避障安全的综合目标函数，将欠驱动无人艇集群对抗建模为多智能体集群联盟博弈问题，建立联盟博弈的纳什均衡模型，通过求解纳什均衡解获取欠驱动无人艇的实时期望信号；建立欠驱动无人艇的运动学和动力学耦合模型，在不完全信息场景下依托分布式一致性协议与决策算法设计协同控制器，确保无人艇快速、精准跟踪到期望信号。本发明专利技术所采用的分布式决策与控制方法可以实时调整无人艇行动策略，实现欠驱动无人艇对期望信号的实时跟踪，显著提升集群对抗效能，有效解决了面向对抗任务的欠驱动无人艇集群的分布式决策与控制难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多无人艇分布式决策控制，具体涉及一种欠驱动无人艇集群对抗决策与控制一体化方法及系统。

技术介绍

1、随着海洋战略地位日益凸显，无人艇集群在对抗性任务中展现出巨大应用潜力，可执行协同拦截、区域拒止、动态防御等任务。然而，对抗场景下无人艇集群面临协同耦合复杂、决策信息不完备、艇群控制粗糙等挑战，因此无人艇群的协同决策与控制方法得到了广泛研究。例如，基于对偶平均的分布式在线纳什均衡搜索算法[online distributedseeking for first-order nash equilibria of nonconvex noncooperative gameswith multiple clusters[j].ieee transactions on circuits and systems—ii:express briefs,2023,70(2)]，该算法研究非凸联盟博弈问题，通过引入梯度估计变量机制，驱动集群中各智能体分布式搜索时变纳什均衡解。然而，算法未考虑智能体的动力学模型，仅能为智能体生成期望轨迹参考量，未能解决耦合动力学约束的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种欠驱动无人艇集群对抗决策与控制一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，多无人艇集群的通信拓扑模型为其中N＝{N1,N2,…,Nn}表示n个无人艇集群构成的集合，Ni＝{1,2,…,ni}表示第i个集群中包含的ni艘欠驱动无人艇，G＝{G1,G2,…,Gn}为集群内部的无向通信拓扑构成的集合，其中Gi＝{Ni,Vi},为第i个集群中无人艇的通信连边集，Gi对应的邻接矩阵记为Wi＝[ωijk]，若(k,j)∈Vi，则ωijk＞0，否则ωijk＝0，为联盟间的无向通信图，其中表示不同联盟无人艇之间的通信图；

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【技术特征摘要】

1.一种欠驱动无人艇集群对抗决策与控制一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，多无人艇集群的通信拓扑模型为其中n＝{n1,n2,…,nn}表示n个无人艇集群构成的集合，ni＝{1,2,…,ni}表示第i个集群中包含的ni艘欠驱动无人艇，g＝{g1,g2,…,gn}为集群内部的无向通信拓扑构成的集合，其中gi＝{ni,vi},为第i个集群中无人艇的通信连边集，gi对应的邻接矩阵记为wi＝[ωijk]，若(k,j)∈vi，则ωijk＞0，否则ωijk＝0，为联盟间的无向通信图，其中表示不同联盟无人艇之间的通信图；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s2中，多智能体集群联盟博弈的纳什均衡模型如下：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤s3中，第i个集群中第j艘欠驱动无人艇的运动学模型为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s4中，协同控制器通过以下方法构建：基于联盟间通信图，建立联盟间无人艇的位置估计表达式；集群中每艘欠驱动无人艇连续地通过传感器获得邻居无人艇的位置信息，结合无人艇的控制误差和速度误差分析结果，基于分布式平均一致性协议和决策算法构建欠驱动无人艇协同控制器。

【专利技术属性】
技术研发人员：温广辉，戴幸运，栾萌，赵丹，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：