[发明专利]基于势函数的无人机集群队形特征辨识方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于势函数的无人机集群队形特征辨识方法及系统，包括步骤1：根据无人机集群的队形特征预先建立与无人机集群队形特征相对应的势函数模型库；步骤2：通过雷达探测获取无人机集群的运动轨迹；步骤3：根据无人机集群的运动轨迹逆向求出势函数库中各类势函数及其参数的后验概率；步骤4：根据所求出的各类势函数及其参数的后验概率，根据决策需要取后验概率最大的势函数所对应的队形为无人机集群队形并输出。本发明通过对无人机集群队形特征的反演，即通过观测到的集群数据，即可推测其可能采取的队形模式。

技术领域

本发明属于无人机集群对抗领域，尤其涉及一种基于势函数的无人机集群队形特征辨识方法。

背景技术

近年来，针对自主系统与人工智能领域的研究整体呈现爆炸式增长。在此背景下，小型、低成本的无人机集群，由于具有单一无人机平台所不具备的任务多样性、可靠性等优势，受到广泛关注。随着无人机集群技术的快速发展，对反无人机集群技术的需求也越来越迫切，尤其是在恐怖主义的威胁下，低成本的小型无人机集群由于其易得性很容易被用于实施恐怖袭击。因此，如何识别并有效破坏无人机集群的结构和功能是研究的重点。反无人机集群技术的关键步骤就是准确辨识其队形特征。目前反无人机集群的技术停留在大规模信号干扰、高能武器毁伤和监测控制层面，这些对抗手段成本高、可持续性低，对集群网络的精确毁伤效果有限，目前对无人机集群意图的精确识别和智能无人机集群对抗的研究尚未取得突破性进展，根本原因在于不能准确识别无人机集群的队形特征从而不能做到有的放矢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是怎样准确辨识无人机集群队形特征，提供了一种基于势函数的无人机集群队形特征辨识方法及系统。

为解决该问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于势函数的无人机集群队形特征辨识方法，包括以下步骤：

步骤1：根据无人机集群的队形特征预先建立与无人机集群队形特征相对应的势函数模型库；

步骤2：通过雷达探测获取无人机集群的运动轨迹；

步骤3：根据无人机集群的运动轨迹逆向求出势函数库中各类势函数及其参数的后验概率；

步骤4：根据所求出的各类势函数及其参数的后验概率，根据决策需要取后验概率最大的势函数所对应的队形为无人机集群队形并输出。

为进一步优化方案，做了以下改进：

进一步地，步骤1中与无人机集群队形特征相对应的势函数库的构建方法具体为：

步骤1.1：假设集群有N架无人机，对第i架无人机，其势函数的基本形式为：

其中x＝(x₁,x₂...x_N)为N架无人机t时刻的位置矩阵，x_i为第i架无人机的绝对位置，v＝(v₁,v₂...v_N)为N架无人机t时刻的速度矩阵，为速度耦合项，为队形控制项，为防碰撞项，α为速度耦合强度参数，α∈(0,+∞)，β为形状耦合强度参数，β∈(0,+∞)，γ为防止碰撞的耦合强度参数，γ∈(0,+∞)。

步骤1.2：根据N架无人机队形的相对位置d＝(d₁,d₂,…,d_N)所确定的队形，则该指定队形的势函数为：