1.一種無信息條件下的多無人機協(xié)同搜索方法,包括區(qū)域分散布局和機動巡邏圍捕兩個階段,其特征在于,
所述區(qū)域分散布局為將搜索區(qū)域內(nèi)隨機位置處可供調(diào)動的若干架搜索UAV以近似相等的分散距離均布在預(yù)先設(shè)定的巡邏位置處,保證各UAV具有較小的初始分散距離差,各UAV在搜索區(qū)域內(nèi)分散運動,探測范圍不斷變化,各向均布的分散布局減小分散過程中的搜索重疊區(qū)域;
機動巡邏圍捕為在各UAV到達初始巡邏位置后,按照預(yù)先設(shè)定的巡邏路線向搜索區(qū)域中心近心螺旋運動,最大限度將目標鎖定在搜索區(qū)域內(nèi);
無信息條件是指在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境中,區(qū)域內(nèi)可調(diào)動的搜索UAV數(shù)量以及初始位置隨機設(shè)置,我方搜索UAV對來犯的敵方目標信息完全未知,敵方目標信息包括目標屬性、數(shù)量和位置;
搜索UAV與敵方目標可分別描述為:
M={m1,m2,m3…mp}
T={T1,T2,T3…Tr} (1)
其中,以M和T為圓心,s為半徑的圓表示各UAV和敵方目標的探測范圍,s為視距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無信息條件下的多無人機協(xié)同搜索方法,其特征在于,所述區(qū)域分散布局,目標是在最短時間內(nèi)將p個搜索UAV均布在最優(yōu)初始巡邏位置處,最優(yōu)初始巡邏位置布置方式具體如下:
設(shè)置搜索UAV數(shù)量p=3及其任意初始位置,靜態(tài)或動態(tài)目標數(shù)目r及其任意初始位置,視距s,邊界距離d,分散布局距離閾值l_threshold;
Step 1:如附圖2所示,在目標可能出現(xiàn)的區(qū)域內(nèi)作巡邏位置⊙O,使得⊙O與正方形各邊距離均為d;
Step 2:取正東方向Ox為起始軸,在⊙O上逆時針旋轉(zhuǎn)角度θ得到第一個初始巡邏位置m′1,逆時針方向依次尋找第二、三個初始巡邏位置m′2,m′3,使得∠m′1Om′2=∠m′2Om′3=120°;
Step 3:根據(jù)式(2)和式(3)篩選當前角度θ下最大距離差最小的情況j,使得
lθi=max(|lθ1i-lθ2i|,|lθ1i-lθ3i|,|lθ2i-lθ3i|) (3)
Step 4:記3架UAV的分散布局距離分別為lθ1=lθ1j,lθ2=lθ2j,lθ3=lθ3j,此時,分散布局距離差記為lθ=max(|lθ1-lθ2|,|lθ1-lθ3|,|lθ2-lθ3|),分散布局距離和記為Lθ=lθ1+lθ2+lθ2;
Step 5:θ=θ+1°,若θ<120°,則返回Step 2,否則進入Step 6;
Step 6:在θ=0°到119°所有的巡邏位置中初步篩選備選情況α,
使得Lα<l_threshold;
Step 7:在所有的備選情況α中篩選最優(yōu)初始巡邏位置角度angle,使得此時角度angle對應(yīng)著三架UAV的最優(yōu)初始巡邏位置m1”,m2”,m3”。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無信息條件下的多無人機協(xié)同搜索方法,其特征在于,所述機動巡邏圍捕是在各搜索UAV到達預(yù)期巡邏位置后,繞搜索區(qū)域中心作近心螺旋運動,動態(tài)搜索靜止或運動目標;定義表示各搜索UAV的巡邏路徑的阿基米德螺線極坐標方程為:
ρ=aθ,a>0 (4)
對應(yīng)直角坐標系中參數(shù)方程為:
x=ρcosθ
y=ρsinθ (5)
設(shè)定螺旋線每一圈的極徑縮進量h=2s,其中s為搜索UAV的視距,因此搜索巡邏圈數(shù)n、最大旋轉(zhuǎn)角度θmax和最大極徑ρmax分別為:
θmax=2πn
ρmax=R (6)
其中,R為初始巡邏圓半徑;
在極坐標方程(4)表示下,阿基米德螺線單位弧長表示為:
由式(4)(7)可得出單位弧長Δs對應(yīng)的角度差Δθ為:
各搜索UAV按照設(shè)定的阿基米德螺線軌跡進行協(xié)同搜索,其視距范圍內(nèi)的目標即被判定為目標搜索成功,以協(xié)同搜索的成功率β以及搜索時間t為指標,定義成功率為:
其中,r為敵方目標的數(shù)量,r'為成功搜索到的目標數(shù)量。