一种基于异构无人机的蜂群对抗方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109709980A(43)申请公布日2019.05.03(21)申请号201811611073.9(22)申请日2018.12.27(71)申请人西安工业大学地址720021陕西省西安市未央区学府中路2号(72)发明人华翔王昭(74)专利代理机构无锡松禾知识产权代理事务所(普通合伙)32316代理人段小丽(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称一种基于异构无人机的蜂群对抗方法(57)摘要本发明设计了一种基于异构无人机的蜂群对抗方法；该系统由若干相互独立、功能不同的无人机组成，每架无人机根据任务执行的特点搭载相关的模块。系统中的无人机部署采用基于异构无人机的分布式架构，信息无人机、协调无人机和攻击无人机利用通信网络进行信息共享和交互，从而实现蜂群对抗。CN109709980ACN109709980A权利要求书1/2页1.一种基于异构无人机的蜂群对抗方法，其特征在于：异构无人机群包括攻击无人机、信息无人机和协调无人机；在会面阶段，攻击无人机组成战斗群，对来袭的敌机进行攻击，信息无人机和协调无人机寻机向高空飞行，为混战阶段的侦察探测做好准备；在混战阶段，在混战阶段，无人机的工作过程包括如下步骤：步骤一，信息无人机对威胁环境进行监控并建模，探测出友机和敌机的位置和状态信息，根据敌机的分布情况，实时划分出以每个敌机为中心的不规则多边形区域，将相邻的敌机两两相连，画出它们连线的垂直平分线，将垂直平分线连接起来，构成若干个多边形区域，每个多边形区域内具有一个敌机，然后以广播的形式发布任务；信息无人机启动定时器，设置更新时间Δt1，开始计时；步骤二，协调无人机接收到信息无人机发布的任务后，分解系统任务，计算飞行代价，为每架攻击无人机分配目标，将任务发送给相应的攻击无人机；步骤三，攻击无人机接收到协调无人机分配的任务后，根据协调无人机提供的目标信息，并在步骤一中实时划分出来的各多边形区域中对敌机目标进行定位，开始跟踪；同时启动定时器，设置攻击时间Δt2，开始计时；步骤四，若攻击无人机找准目标，则启动加速模块，距离目标一定范围时启动攻击模块，通过发射喷射物，对目标进行驱逐；步骤五，若攻击无人机在时间Δt2内未追击到目标，则向协调无人机发送请求任务协同的信号、需要协同的任务信息，以及自身可提供的信息；步骤六，协调无人机接收到攻击无人机发来的信号和信息后，将待协同的任务列表和可共享信息放入待协调队列，利用任务协同算法求解出最优解，更新任务列表，发送给对应的攻击无人机；步骤七，在时间Δt1后，信息无人机若探测到环境中的敌机已被全部击退，则对抗结束；否则转向步骤一。2.根据权利要求1所述的一种基于异构无人机的蜂群对抗方法，其特征在于：所述信息无人机由全局探测模块、通信模块和控制模块组成；全局探测模块中嵌有能探测战场环境、敌机概况、友机状态的机载传感器；通信模块与协调无人机和攻击无人机通信，将搜集到的信息以广播的形式发送给全局工作区；所述控制模块包括供电装置、定时器、控制器；供电装置负责为无人机提供电力；定时器设置更新时间Δt1，对战争区域重新定位和划分；控制器用来控制其他模块的功能实现。3.根据权利要求1所述的一种基于异构无人机的蜂群对抗方法，其特征在于：所述协调无人机由局部探测模块、通信模块、控制模块组成；协调无人机负责任务的规划与协调，利用通信技术实现其功能；所述局部探测模块探测邻近无人机的位置，防止误撞；通信模块主要用于和信息无人机、攻击无人机通信，获取实时态势信息和任务执行状态，提供任务列表；控制模块负责分解全局任务，规划任务列表。4.根据权利要求1所述的一种基于异构无人机的蜂群对抗方法，其特征在于：所述攻击无人机由局部探测模块、通信模块、攻击模块、加速模块和控制模块组成；局部探测模块搭载传感器，能锁定和跟踪由协调无人机分配的目标；通信模块负责与信息无人机和协调无人机实时通信，从信息无人机处读取相关信息，从协调无人机处获取任务指令、发送任务协同的信号；当攻击无人机锁定目标时，加速模块提供飞行动力，使其迅速进入目标的可攻击2CN109709980A权利要求书2/2页范围内，攻击模块利用喷射式装置以击退目标；控制模块负责对其他模块进行调节和控制，其中还包含定时器，从领取任务后开始定时，若在攻击时间Δt2内未攻击成功目标，则向协调无人机发送请求协同的信号；攻击无人机的攻击模块上具有喷射式装置，机内有压力装置，与机身的喷嘴连接，利用压力通过喷嘴将喷射物附着到目标上，从而达到削弱目标无人机的性能，让其不能正常执行任务，所述攻击无人机的喷射范围为一个以该攻击无人机为顶点、圆心角为α、半径为R的扇形区域；无人机在与目标