专利详情

专利权人	西安电子科技大学
专利名称	基于图模型的反制无人机蜂群评估方法
专利简介（摘要）	本发明公开了一种基于图模型的反制无人机蜂群评估方法，其实现步骤为：构建无人机蜂群图模型；建立无人机蜂群评估指标体系；绘制无人机蜂群评估指标体系柱状图；评估反制无人机蜂群过程。本发明主要解决评估指标冗余导致在反馈相应的反制手段决策时出现冲突，以及评估方法不能够实现通用性的问题。本发明基于图网络描述无人机蜂群内部个体之间的交互结构，使得评估方法的具有可移植性，评估指标可根据时间间隔的不同描述无人机蜂群性能的变化趋势，也大大提高了指标计算速度。本发明具有统一评估方法，评估方法简易，特征提取准确的优点。评估过程从整体角度分析，提高了反制决策依据的可靠性。
专利类型	发明专利
专利号	CN202211167901.0	申请日	2022-9-23	有效期限	20年
技术领域	电子信息技术,
解决的技术问题	群体智能是具有分布控制、去中心化特点的自组织智能行为。它是智能形态高级的表现方式之一，群体内个体之间相互作用，往往不是简单线性关系的叠加，而是复杂非线性动态过程的迭代，从而呈现出复杂系统所展现出的不可推导性和不可预测性。群体产生新的属性和现象的过程并不是系统个体行为的简单加和，而是个体之间的相互作用后的涌现。无人机蜂群与无人机个体相对，无人机个体按照某种特征结合在一起便形成了无人机蜂群。无人机蜂群对外在形式和性质上表型出跨域的、多功能的无人自主集群系统，该系统以显著的规模效应和低成本、高分散度的形式满足各类社会任务。群体的作为高度结构化的组织，能够涌现出新的模式和性质，完成远超个体能力的复杂任务，其原因归结于群体内个体之间的交互关系。根据群体智能涌现要素，其涌现出的自适应性、自组织性、协同性等各种能力用以应对复杂灵活的环境。为了削弱无人机蜂群集群化的优势，反制无人机蜂群变得尤为重要，在反制过程中会根据无人机蜂群的表现层制定相应的反制措施，其中会涉及各类手段和复杂设备，在多种措施结合使用时势必会造成资源浪费和性能失控。合理搭配反制群体智能手段，选取最优反制措施，既可以提高反制过程中的效费比，又可以降低控制的难度，提高反制效率。基于此，对当前无人机蜂群所表现出的群体性能优劣的评估，以及对施加不同反制手段后的评估过程就显得尤为重要。邵登辉在其发表的论文“群体智能算法效能评估及其软件设计与实现”(电子科技大学工程硕士学位论文，2022年)中提出了一种无人机集群效能的评估方法。该方法针对作战阶段和编队飞行阶段分别选取算例进行效能评估验证，对于作战阶段，采用基于系统动力学模型的效能评估方法，将集群飞行作战系统划分为10个子系统，分别建立存量流量图，建立微分方程以描述系统变量的变化，最终通过无人机武器的生存概率、任务完成程度指标描述作战效能；对于编队飞行阶段，首先对待评估对象的群体智能算法规则进行了简要介绍，之后根据评估流程和软件设计流程，分别针对无障碍和有障碍的场景进行飞行效能评估，得到的结果和预期相符。但是，该评估方法存在的不足之处是，对于无人机集群作战的两个阶段：编队飞行、集群作战的效能评估是分阶段进行的评估，评估指标冗余繁杂，无人机集群在执行任务过程中其姿态会因环境熵影响随时突变，评估过程的不连贯性会使无人机集群的性能评估过程缺少整体把握依据，各个阶段的不同处理方法最终会可能导致在反馈相应的反制手段决策依据时出现冲突。焦士俊，刘锐，刘剑豪，王冰切在其发表的文章“反无人机蜂群作战效能评估”(舰船电子对抗，2019年)中提出了一种反无人机蜂群作战效能评估方法。该方法根据目前的反无人机作战手段，构建了反无人机蜂群作战效能评估模型，并利用模糊层次分析法，提出了有效评估反无人机蜂群作战方案的方法。该方法提出关于反无人机蜂群作战效能评估指标，涵盖有雷达侦察、无线电侦察、光电/红外侦察、伪装欺骗、布设诱饵、无线电干扰、导航干扰和链路夺控等各类指标，根据战场情况，实时为指挥员提供最优的作战方案，提高指挥效率。但是，该评估方法存在的不足之处是，局限于考虑反制无人机蜂群的作战过程评估，其评估指标仅针对武器装备的自身特点，未从群体定义角度提出与各类群体相关联的通用性指标和实质性指标。
发明内容	本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于图模型的反制无人机蜂群智能评估方法，用于解决评估指标冗余导致在反馈相应的反制手段决策时出现冲突，以及评估方法不能够实现通用性的问题。实现本发明目的的具体思路是：本发明首选对基于图论思想对大量自治性无人机个体构成的无人机蜂群进行抽象建模，构建图模型，该图模型可实时展示无人机蜂群整体执行任务过程中无人机个体之间的交互关系，进而能够解决在不同阶段使用不同评估指标所导致的冗余性问题。本发明基于图模型的基础上，进一步建立起图网络的群体动态评估指标，由于该群体动态评估指标是从群体底层原理角度出发，因此该群体动态评估指标并不会因为无人机蜂群内个体种类的特殊性而出现不适用的问题，进而解决了评估方法的通用性问题。本发明结合反制无人机蜂群措施手段，采取时序等间隔处理方法评估整个反制过程，对评估指标数据进行分析，最终获取反制无人机蜂群的策略手段评估结果，为反制手段的实施提供参考依据。
技术效果	第一，由于本发明基于图论理论，将其应用于具有高规律性和耦合度的复杂无人机蜂群的抽象建模过程，构建了无人机蜂群图模型，克服了现有技术对无人机蜂群性能评估分析过程的指标繁杂不足，使得本发明实现了评估方法的统一，具有评估方法简易，特征提取准确的优点，最终反制无人机蜂群手段的评估过程中从整体角度分析评估，提高了反制决策依据的可靠性。第二，由于本发明在图网络的基础上构建了群体动态评估指标，从图网络出发映射到无人机蜂群内部个体之间的交互结构，克服了现有技术评估方法不能实现通用性的缺陷，使得本发明具有评估方法的可移植性，并且群体动态评估指标也可根据时间间隔的不同说明无人机蜂群性能的变化趋势，相较于实时计算过程大大提高了指标计算速度。
专利交易方式	转让
预计交易额	8万元
联系人	王老师		电话	029-88382398
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