[发明专利]重点目标封控中多无人机协同搜索路径规划方法

权利要求书

1.重点目标封控中多无人机协同搜索路径规划方法，其特征在于，

所述方法包括以下步骤：

S10：确定约束条件，并构建无人机识别任务的分派模型；

S20：通过坐标系转化确定无人机与重点目标相遇时间；

S30：重点目标数据预处理；

S40：经聚类得到初始染色体基因信息；

S50：计算相应任务序列的无人机总飞行时间，并计算该染色体对应适应度；

S60：根据各种群中染色体适应度进行遗传、变异和交叉；

S70：判断是否达到遗传代数，未达到则返回S50；

S80：选取种群遗传过程中出现的基因最优良子代，将其对应任务序列作为结果；

其中，定义每架无人机完成任务的总飞行时间T_m为决策变量，

定义无人机飞行时间目标函数minT_m，代表最忙碌无人机完成重点目标识别所耗费的总时间，

定义完成所有重点识别的时间成本其中，为无人机识别第i个重点目标耗费的时间，为无人机到达第i个重点目标预计位置耗费的时间，

定义所有无人机中完成其识别任务所用时间最小值为

所述S10步骤中约束条件为

在识别任务分派方案中，满足在任何时刻，任何无人机飞行总时长均小于临界时间，记为第一个到达CD线重点目标的航行时间

T_(m,i)＜T_limit,m＝1,...,N,i＝1,...,N_i

其中，T_(m,i)表示第m架无人机完成对任务序列中第i个重点目标的识别的飞行总时间；T_limit为总的限制时间，所述CD线为拦截处置区域边界线；

保证每个重点目标被侦察且仅被侦察一次；

其中

消除无人机飞行路径中子环路的约束：

其中

2.根据权利要求1所述的重点目标封控中多无人机协同搜索路径规划方法，其特征在于，所述S10步骤中无人机识别任务的分派模型为

3.根据权利要求1所述的重点目标封控中多无人机协同搜索路径规划方法，其特征在于，所述S20步骤中通过坐标系转化确定无人机与重点目标相遇时间的步骤包括：

S201：根据重点目标在原始坐标系中的位置，计算平移矩阵

其中，x，y为重点目标在原始坐标系中坐标；

S202：旋转坐标系，将坐标系的y轴转换到重点目标的航行方向上，重点目标的航行方向单位向量为将坐标系沿逆时针方向旋转θ，所述θ计算式如下

S203：计算坐标系旋转矩阵

S204：计算无人机在新坐标系中的坐标，包括如下步骤：

S2041：平移

S2042：旋转

其中，x₀，y₀是无人机在初始坐标系中的坐标；

x₁，y₁是无人机在平移坐标系中的坐标；

x₂，y₂是无人机在转换后坐标系中的坐标；

S205：设定经过相同的时间t_f后，无人机与重点目标在y轴的某一处位置相逢，计算t_f：

式中，v_H为重点目标航行速度；v_d为无人机飞行速度。

4.根据权利要求1所述的重点目标封控中多无人机协同搜索路径规划方法，其特征在于，所述S30步骤中，所述重点目标数据预处理方法包括基于Kmeans聚类方法将全部待识别重点目标进行初步聚类。

5.根据权利要求1所述的重点目标封控中多无人机协同搜索路径规划方法，其特征在于，所述S60步骤中，在所述根据各种群中染色体适应度进行变异操作中，加入局部搜索，仅向子代染色体添加与父代重点目标距离相近的重点目标。