【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機，具體涉及一種多無人機攻防博弈的快速求解方法和系統。
技術介紹
1、無人機能夠在多種環境下自主的完成給定任務，有效降低人力成本。相較于有人機，無人機具有無人員傷亡、機動性強、重量較輕、成本較低等特點。由于單個無人機所攜帶武器和傳感器數量及性能有限，其執行空戰任務的能力受到相應的限制，而多個無人機進行有效協同可以更好的完成空戰任務，因此，多無人機組成編隊協同執行任務已受到了越來越多的關注。如何為無人機編隊設定協同作戰的目標分配是當前一大難題。
2、現有技術中，通過基于博弈方法構建的多無人機目標分配模型，專家學者大多采用博弈的方法進行求解，包括精確求解算法和啟發式求解算法。
3、由于這類問題的復雜度高，問題規模會隨著無人機數量的增加呈指數級增長。現有求解算法多數僅適用于中小規模問題的求解，或是不能兼得求解效率和求解時間。精確算法僅適用于小規模武器目標分配問題的求解，難以在有效時間內求得中大規模問題的最優解；啟發式算法能夠充分運用領域知識提高問題的求解效率，但是解質量的好壞依賴于啟發式規則的設定，算法性能有一定波動性，且容易陷入局部最優，導致分配方案求解效率較低。
技術實現思路
1、(一)解決的技術問題
2、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種多無人機攻防博弈的快速求解方法和系統，解決了現有技術獲取多無人機的目標分配方案時求解效率較低的技術問題。
3、(二)技術方案
4、為實現以上目的，本專利技術通過以下
5、本專利技術解決其技術問題所提供的一種多無人機攻防博弈的快速求解方法，快速求解方法由計算機執行，包括以下步驟：
6、構建零和博弈矩陣模型；所述零和博弈矩陣模型包括第一無人機編隊和第二無人機編隊的多無人機編隊信息、多無人機策略信息和收益矩陣；所述多無人機策略信息包括無人機編隊的策略組集合，策略組中包括無人機編隊的多個無人機的策略對，所述策略對用于表征攻防策略和策略目標；所述攻防策略包括攻擊策略、規避策略和干擾策略；所述多無人機編隊信息包括無人機編隊的無人機信息，所述無人機信息包括攻防策略概率；
7、基于所述零和博弈矩陣模型計算嚴格博弈矩陣，并基于所述嚴格博弈矩陣求解納什均衡解；
8、根據所述納什均衡解選取第一無人機編隊的第一初始策略組和第二無人機編隊的第二初始策略組；初始策略組為所述嚴格博弈矩陣中概率最大的策略組；
9、基于所述攻防策略概率和所述第二初始策略組求解第一無人機編隊的第一最優策略組，基于所述攻防策略概率和所述第一初始策略組求解第二無人機編隊的第二最優策略組；
10、如果所述第一最優策略組和/或第二最優策略組不在所述嚴格博弈矩陣中，則更新所述嚴格博弈矩陣，并基于更新后的嚴格博弈矩陣重新執行基于所述嚴格博弈矩陣求解納什均衡解的步驟；
11、如果所述第一最優策略組和第二最優策略組均在所述嚴格博弈矩陣中，則根據所述納什均衡解設置多無人機編隊的策略組。
12、優選的，所述收益矩陣包括：
13、
14、其中，sr表示第一無人機編隊策略組集合，sr∈sr表示第一無人機編隊的一個策略組，sb表示第二無人機編隊策略組集合，sb∈sb表示第二無人機編隊的一個策略組；
15、(sr,sb)表示第一無人機編隊采取策略組sr，第二無人機編隊采取策略組sb的策略組組合；u(sr,sb)為第一無人機編隊在策略組組合(sr,sb)下的收益；
16、u(sr,sb)＝ur(sr,sb)-ub(sr,sb)
17、
18、其中，ur(sr,sb)和ub(sr,sb)分別表示一無人機編隊和第二無人機編隊的期望生存價值；
19、vi表示第一無人機編隊中無人機i的價值，vj表示第二無人機編隊中無人機j的價值；無人機j為無人機i的策略目標；m表示第一無人機編隊中無人機數量，n表示第二無人機編隊中無人機數量；
20、qi表示無人機i對第二無人機編隊的規避概率，hi表示無人機i對第二無人機編隊的規避參數；qj表示無人機j對第一無人機編隊的規避概率，hj表示無人機j對第一無人機編隊的規避參數；
21、tij表示無人機i對無人機j的干擾概率，lij表示無人機i對無人機j的干擾參數；tji表示無人機j對無人機i的干擾概率，lji表示無人機j對無人機i的干擾參數；
22、pji表示無人機j對無人機i的殺傷概率，bji表示無人機j對無人機i的攻擊參數；pij表示無人機i對無人機j的殺傷概率，aij表示無人機i對無人機j的攻擊參數。
23、優選的，基于所述零和博弈矩陣模型計算嚴格博弈矩陣，包括：
24、在第一無人機編隊策略組集合中選取p個策略組，以及在第二無人機編隊策略組集合中選取q個策略組；其中，p≥2，q≥2；
25、基于所述p個策略組和所述q個策略組生成嚴格博弈矩陣。
26、優選的，所述基于所述嚴格博弈矩陣求解納什均衡解，包括：
27、基于預設的概率分布算法對所述嚴格博弈矩陣進行處理，以求解納什均衡解；所述納什均衡解包括所述p個策略組的第一概率分布和所述q個策略組的第二概率分布；
28、根據所述納什均衡解選取第一無人機編隊的第一初始策略組和第二無人機編隊的第二初始策略組，包括：
29、遍歷所述納什均衡解，根據所述第一概率分布獲取概率最大的策略組，并確定為第一初始策略組；根據所述第二概率分布獲取概率最大的策略組，并確定為第二初始策略組。
30、優選的，基于所述攻防策略概率和所述第二初始策略組求解第一無人機編隊的第一最優策略組，包括：
31、初始化第一無人機編隊的第一無人機向量；所述第一無人機向量用于表征第一無人機編隊中每個無人機的策略對狀態，所述策略對狀態包括指示無人機已經確定策略對的確定狀態和指示無人機未確定策略對的未確定狀態；初始化的所述第一無人機向量中，所有無人機的策略對狀態為未確定狀態；
32、計算無人機初始生存概率；基于所述第一無人機向量獲取第一無人機編隊中首個處于未確定狀態的目標無人機；在所述多無人機策略信息中獲取所述目標無人機的多個目標無人機策略對；
33、根據所述無人機初始生存概率求解所述目標無人機策略對的邊際回報值，并將邊際回報值最大的目標無人機策略對設置為所述目標無人機的目標策略對；
34、將所述第一無人機向量中所述目標無人機的策略對狀態更新為確定狀態，并檢測更新后的第一無人機向量；
35、如果更新后的第一無人機向量中存在無人機處于未確定狀態，則基于更新后的第一無人機向量重新執行基于所述第一無人機向量獲取第一無人機編隊中首個處于未確定狀態的目標無人機的步驟；
36、如果更新后的第一無人機向量中所有無人機均處于確定狀態，則根據所有無人機的目標策略對確定第一最優策略組。
<本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種多無人機攻防博弈的快速求解方法，所述快速求解方法由計算機執行，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的快速求解方法，其特征在于，所述收益矩陣包括：
3.根據權利要求1所述的快速求解方法，其特征在于，所述基于所述零和博弈矩陣模型計算嚴格博弈矩陣，包括：
4.根據權利要求3所述的快速求解方法，其特征在于，基于所述嚴格博弈矩陣求解納什均衡解，包括：
5.根據權利要求2所述的快速求解方法，其特征在于，基于所述攻防策略概率和所述第二初始策略組求解第一無人機編隊的第一最優策略組，包括：
6.根據權利要求5所述的快速求解方法，其特征在于，所述計算無人機初始生存概率，包括：
7.根據權利要求6所述的快速求解方法，其特征在于，根據所述無人機初始生存概率求解所述目標無人機策略對的邊際回報值，包括：
8.根據權利要求7所述的快速求解方法，其特征在于，根據所述攻防策略求解無人機更新生存概率，包括：
9.根據權利要求6所述的快速求解方法，其特征在于，檢測更新后的第一無人機向量之前，還包括：<...
【技術特征摘要】
1.一種多無人機攻防博弈的快速求解方法，所述快速求解方法由計算機執行，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的快速求解方法，其特征在于，所述收益矩陣包括：
3.根據權利要求1所述的快速求解方法，其特征在于，所述基于所述零和博弈矩陣模型計算嚴格博弈矩陣，包括：
4.根據權利要求3所述的快速求解方法，其特征在于，基于所述嚴格博弈矩陣求解納什均衡解，包括：
5.根據權利要求2所述的快速求解方法，其特征在于，基于所述攻防策略概率和所述第二初始策略組求解第一無人機編隊的第一最優策略組...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅賀，王菲菲，蘭斌，馬瀅瀅，王國強，閆剛，焦桂芬，陳宇軒，邵永正，
申請(專利權)人：江淮前沿技術協同創新中心，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。