[发明专利]拟态物理法与DDQN结合的无人机集群空战决策方法

权利要求书

1.拟态物理法与DDQN结合的无人机集群空战决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在无人机集群系统中，建立无人机的质点运动模型，建立无人机与其邻居个体之间、无人机与目标之间的相对几何位置关系。

步骤二，对于由N架无人机组成的无人机集群系统，定义无人机UA V_i的状态感知空间Ω_i为其中为距离UA V_i最近的架邻居个体组成的集合，为距离UA_i最近的N_aim个目标组成的集合。

步骤三，根据拟态物理法计算集群系统无人机UA V_j∈Ω_i对无人机UA V_i相互作用力F_i，包括无人机之间避碰作用力和速度一致作用力。

步骤四，对于任意时刻t，计算无人机UA V_i的状态

步骤五，为保证目标歼灭的成功率以及无人机之间的配合，利用目标的联合毁伤效能表示无人机之间的协作关系。根据无人机集群的集群回合平均收益，表示无人机之间相互配合具有的空战决策能力。

步骤六，各无人机在每次执行动作之后，通过对能源损耗、接近目标、对目标发动进攻后的联合打击回报、无人机被击毁的奖赏求和，得到总的奖赏。

步骤七，利用DDQN算法训练无人机集群，使空战机动策略收敛，得到最优策略，计算集群收益并统计空战时间。

2.如权利要求1所述的拟态物理法与DDQN结合的无人机集群空战决策方法，其特征在于，所述步骤一中在无人机集群系统中，建立无人机与其邻居个体之间、无人机与目标之间的相对几何位置关系，具体为：

(2.1)假设无人机UA V_j为无人机UA V_i的邻居个体，无人机UA V_i在平面中的位置为速度为速度方向角为无人机UA V_j在平面中的位置为速度为速度方向角为定义无人机集群中无人机UA V_i与其邻居个体UA V_j之间的相对几何位置为：

式中，为无人机之间的距离向量，为两机速度方向之间的夹角，V_ij为两机相对速度，为UA V_i的速度矢量与两机视线之间的夹角，为无人机间欧式距离。

(2.2)定义无人机UA V_i与目标aim_m之间的相对几何位置关系为

式中，为无人机UA V_i与目标aim_a之间的距离向量，P_i为无人机UA V_i的位置，P_m为目标aim_m的位置。

3.如权利要求1所述的拟态物理法与DDQN结合的无人机集群空战决策方法，其特征在于，所述步骤四中，对于任意时刻t，计算无人机UA V_i的状态具体为：

(3.1)为无人机UA V_i可观测的UA V_j∈Ω_i的相对几何关系信息，由式(1)求得；

(3.2)为无人机UA V_i与目标aim_m之间的相对几何位置关系，由式(2)求得；

(3.3)F_i为集群系统中无人机UA V_j∈Ω_i对无人机UA V_i相互作用力，包括无人机之间速度一致作用力和避碰作用力。其中，速度一致作用力为：

其中，为两无人机相对位置向量，为两无人机的平均相对速度，k_p和k_v分别为聚集系数、一致运动系数，r_S和r_A分别为避碰距离和对齐距离。

避碰作用力为：

其中，为两无人机相对位置向量，k_r为避碰系数。