一種基于嵌入式控制的無人機空中實時協(xié)同制導方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于嵌入式控制的無人機空中實時協(xié)同制導方法，屬于無人機制 導領域。
【背景技術】
[0002] 隨著無人機技術的廣泛發(fā)展，其在戰(zhàn)爭中的用途也越來越關鍵，尤其是利用無人 機進行空中格斗，不僅殺傷力大，成本低廉，而且可以有效降低己方人員傷亡。但時當制導 無人機受到威脅時，為了實現(xiàn)打擊目標并降低自身損失，需要將制導權移交給其他僚機繼 續(xù)制導發(fā)射出去的導彈，而選擇哪架僚機是問題中的關鍵所在，其實質(zhì)是一個求解全局最 優(yōu)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對無人機制導權移交問題，本發(fā)明提供了一種基于嵌入式控制的無人機空中實 時協(xié)同制導方法。
[0004] 本發(fā)明的技術方案是:一種基于嵌入式控制的無人機空中實時協(xié)同制導方法，包 括如下步驟：
[0005] A、制定目標函數(shù)及約束條件；
[0006] B、計算我方無人機制導優(yōu)先權和敵方威脅值；
[0007] C、初始化粒子群；
[0008] D、計算制導權移交價格；
[0009] E、計算單個粒子的最好適應度值；
[0010] F、更新粒子群；
[0011] G、計算整體粒子的最好適應度值；
[0012] H、判斷是否早熟，若否則轉(zhuǎn)步驟I，若是則轉(zhuǎn)步驟F;
[0013] I、是否滿足終止條件，若否則轉(zhuǎn)步驟F，若是則結(jié)束。
[0014] 所述方法的具體步驟如下：
[0015] Stepl、制定目標函數(shù)及約束條件；
[0016] 采用基于貪婪的拍賣算法計算制定目標函數(shù)，制定目標函數(shù)為：
[0017]
[0018] 制定約束條件為：
[0019] (1：，表示我方第i架無人機最多制導I枚導彈，I為閾值； .尸1
[0020] (z
>表示一枚導彈最多由一架無人機制導；
[0021 ] (3)A(T，jHAi，i = l，2,3...M，表示敵方目標T和第j枚導彈的檢測范圍必須在 我方無人機的雷達范圍△ i內(nèi)；
[0022]其中，N為需要協(xié)同制導的導彈數(shù)，Μ為我方無人機數(shù)，為我方無人機制導優(yōu)先 權，PU為我方第i架無人機對第j枚導彈的制導能力，為我方第i架無人機對第j枚導彈的 制導移交權決策矩陣中的元素，表示第i架無人機是否參與對第j枚導彈的制導，只能取〇或 1，〇表示不參與，1表示參與；制導移交權決策矩陣為：
取角標i對應我 方Μ架無人機中的任意一架，角標j對應N枚需要協(xié)同制導的導彈中的任意一枚；
[0023] Step2、計算我方無人機制導優(yōu)先權和敵方威脅值；
[0024] Step2.1、首先，我方無人機制導優(yōu)先權包括對敵機的制導優(yōu)先權和對導彈的制導 優(yōu)先權：
[0025] Step2.1. 1、我方無人機對敵機的制導優(yōu)先權為我方第i架無人機對第j枚導彈的 制導能力Pij;
[0026] Step2.1.2、我方無人機對導彈的制導優(yōu)先權包括角度優(yōu)勢和距離優(yōu)勢：
[0027] 角度優(yōu)勢：
；其中，Qij為我方第i架 無人機速度1方向偏離目標線du的角度;(?為第j枚導彈速度％方向偏離目標線du延長線 的角度；A為第j枚導彈尾部天線有效工作錐角，心為我方第i架無人機雷達最大搜索錐角； du為我方第i架無人機與第j枚導彈的目標線；
[0028] 距離優(yōu)勢： ；其中，^為我方第i架無人機雷達對導彈的最 大制導距尚，e為指幣戈義；
[0029]綜合角度優(yōu)勢、距離優(yōu)勢可得我方無人機對導彈的制導優(yōu)先權為： 卸=α, ;其中，ei、e2為權系數(shù)且 ei+e2=l;
[0030]得出，我方無人機制導優(yōu)先權>%: = i?/1 *;其中，m，U2為權系數(shù)且m+U2 = 1;
[0031 ] Step2.2、敵方威脅值包括威脅和殺傷概率;其中，A為敵機對我方無人機的威脅，g 為敵機導彈的殺傷概率；
[0032] Step3、初始化粒子群：
[0033] 將決策矩陣中任一元素 xij映射到粒子群中任一粒子xij在E維空間的位置表示為 PPij = (ppiji，ppij2，'"ppijE)，任一粒子xi j經(jīng)過的最好位置為PP，即單個粒子的最好適應度 值，整體粒子經(jīng)過的最好位置為PPbest，即整體粒子的最好適應度值；其中，PPi jl，PPij2，… PPijE表示任一粒子Xij的位置在E維坐標系中E個坐標軸上的分量；
[0034] Step4、計算制導權移交價格：
[0035]采用基于貪婪的拍賣算法計算制導權移交價格(拍賣算法需要拍賣的雙方即拍賣 方和競拍方，拍賣方為我方發(fā)出移交制導權的無人機，競拍方為我方參與制導權移交的無 人機。），計算出我方第i架無人機參與第j枚導彈的制導權移交價格為其 中， &1，&2為權系數(shù)，用于調(diào)整利益和代價的比例，且ai+a 2 = l;我方第i架無人機參與第j枚 導彈的制導權移交的效益為％ ，e為指數(shù)常數(shù);我方第i架無人機參與第j枚導彈 的制導權移交的代價為Kij=A*g;
[0036] Step5、計算單個粒子的最好適應度值：
[0037] 首先，定義粒子的適應度函數(shù)為
[0038] 其次，通過制導權移交價格作為適應度函數(shù)的輸入來計算單個粒子的最好適應 度值PP;
[0039] Step6、更新粒子群；
[0040] 在通過Step3對粒子群進行初始化之后，定義每一代粒子更新自己的速度和位置 的公式為：
[0041] 速度：pvijk = c · pvijk+di · ri · ppijk+d2 · Γ2 · ppijk;其中，c為慣性權重，取值在 [0.1，0.9]之間，dl、d2為學習因子，rl、r2為系數(shù)取值在[0，l]之間，角標k表示E維坐標系中 每個坐標軸上的各個分量，k=l，2,3. . .E，pvijk表示任一粒子xi j的速度在E維坐標系中E個 坐標軸上的分量；
[0042] (2)位置:ppijk = ppijk+t · pvijk表示上一代粒子的位置ppijk與上一代粒子在刷新 時間t內(nèi)以速度pVijk變化的位置之和作為下一代粒子的位置PPijk;
[0043] Step7、計算整體粒子的最好適應度值：
[0044] 定義粒子的適應度函數(shù)為
通過制導權移交價格作為 適應度函數(shù)的輸入來計算整體粒子的最好適應度值PPkst;
[0045] Step8、判斷是否早熟：
[0046]當存在有一個粒子Xij的最好適應度值PP大于整體粒子的最好適應度值PPbest，則 成為早熟，則轉(zhuǎn)到Step6繼續(xù)更新粒子群;否則表示沒有出現(xiàn)早熟，那么進入Step9;
[0047] Step9、判斷是否滿足終止條件：
[0048] 通過步驟StepS，得出粒子群中沒有出現(xiàn)早熟，則得到與粒子Xlj的最好適應度值PP 所對應的粒子位置PP+根據(jù)PPu得到對應決策矩陣中元素 xij的取值作為移交方案，則根據(jù) 步驟Stepl判斷約束條件是否滿足：
[0049]若不滿足約束條件，則轉(zhuǎn)到Step6繼續(xù)更新粒子群；
[0050] 若滿足約束條件，則計算目標函數(shù)F(x)，輸出最終結(jié)果。
[0051] 本發(fā)明的有益效果是：
[0052] 針對當前國內(nèi)空空導彈制導權移交理論和技術手段的不足，基于改進的粒子群算 法和拍賣算法，提出了一種分布式的動態(tài)性、實時性和全局尋優(yōu)性能都較好的粒子群拍賣 混合算法，使其能應用于大規(guī)?？湛諏椫茖嘁平粏栴}的優(yōu)化求解。
【附圖說明】
[0053] 圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0054] 圖2為本發(fā)明的導彈與我方無人機相對姿態(tài)圖。
【具體實施方式】
[0055] 實施例1:如圖1-2所不，
[0056] 一種基于嵌入式控制的無人機空中實時協(xié)同制導方法，包括如下步驟：
[0057] A、制定目標函數(shù)及約束條件；
[0058] B、計算我方無人機制導優(yōu)先權和敵方威脅值；
[0059] C、初始化粒子群；
[0060] D、計算制導權移交價格；
[0061] E、計算單個粒子的最好適應度值；
[0062] F、更新粒子群；
[0063] G、計算整體粒子的最好適應度值；
[0064] H、判斷是否早熟，若否則轉(zhuǎn)步驟I，若是則轉(zhuǎn)步驟F;
[0065] I、是否滿足終止條件，若否則轉(zhuǎn)步驟F，若是則結(jié)束。
[0066] 所述方法的具體步驟如下：
[0067] Stepl、制定目標函數(shù)及約束條件；
[0068] 采用基于貪婪的拍賣算法計算制定目標函數(shù)，制定目標函數(shù)為：
[0069]
[0070] 制定約束條件為：
[0071] (1：表示我方第i架無人機最多制導I枚導彈，I為閾值； -/ ·*·
[0072] (2
羨示一枚導彈最多由一架無人機制導；
[0073] (3) Δ (T，j)< Δ i，i = 1，2，3 · · ·Μ，表示敵方目標T和第j枚導彈的檢測范圍必須在 我方無人機的雷達范圍△ i內(nèi)；
[0074]其中，N為需要協(xié)同制導的導彈數(shù)，Μ為我方無人機數(shù)，為我方無人機制導優(yōu)先 權，PU為我方第i架無人機對第j枚導彈的制導能力，為我方第i架無人機對第j枚導彈的 制導移交權決策矩陣中的元素，表示第i架無人機是否參與對第j枚導彈的制導，只能取〇或 1，〇表示不參與，1表示參與;制導移交權決策矩陣為
；取角標i對應我 方Μ架無人機中的任意一架，角標j對應N枚需要協(xié)同制導的導彈中的任意一枚；
[0075] Step2、計算我方無人機制導優(yōu)先權和敵方威脅值；
[0076] Step2.1、首先，我方無人機制導優(yōu)先權包括對敵機的制導優(yōu)先權和對導彈的制導 優(yōu)先權：
[0077] Step2.1. 1、我方無人機對敵機的制導優(yōu)先權為我方第i架無人機對第j枚導彈的 制導能力Pij;
[0078] Step2.1.2、我方無人機對導彈的制導優(yōu)先權包括角度優(yōu)勢和距離優(yōu)勢：
[0079] 角度優(yōu)勢
；其中，Qij為我方第i架 無人機速度1方向偏離目標線