本發(fā)明屬于航空器協(xié)同覆蓋規(guī)劃，具體涉及一種基于遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同的探測(cè)區(qū)域覆蓋規(guī)劃方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、遠(yuǎn)程滑翔航空器是一種中小型無人飛行器，經(jīng)載機(jī)投放后可以飛行數(shù)百公里，可用于觀測(cè)并收集特定區(qū)域的環(huán)境、地貌和人為互動(dòng)等數(shù)據(jù)，應(yīng)用場(chǎng)景包括災(zāi)區(qū)救援、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

2、雖然遠(yuǎn)程滑翔航空器具有空投遠(yuǎn)程飛行能力，但未來航空領(lǐng)域?qū)⑾蚋咝Щ涂祉憫?yīng)方向發(fā)展，因而航空器必須以最快的速度和最低的成本獲得最大的使用效能。在基于多遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同的地面探測(cè)區(qū)域覆蓋規(guī)劃方面，現(xiàn)有遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同規(guī)劃方法主要考慮時(shí)間或空間協(xié)同，尚未考慮從一架飛機(jī)同時(shí)投放多枚遠(yuǎn)程滑翔航空器對(duì)地面目標(biāo)的最大覆蓋問題，沒有最大限度的發(fā)揮遠(yuǎn)程滑翔航空器的協(xié)同探測(cè)能力和機(jī)載發(fā)射能力，導(dǎo)致規(guī)劃的效果有限。而且，現(xiàn)有面向遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同規(guī)劃的算法面臨容易陷入局部最優(yōu)的問題，并且計(jì)算速度慢，不適合遠(yuǎn)程滑翔航空器在線任務(wù)規(guī)劃。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有方法不能進(jìn)行遠(yuǎn)程滑翔航空器的在線任務(wù)規(guī)劃，且現(xiàn)有方法容易陷入局部最優(yōu)、規(guī)劃的效果有限的問題，而提出了一種基于遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同的探測(cè)區(qū)域覆蓋規(guī)劃方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同的探測(cè)區(qū)域覆蓋規(guī)劃方法，所述方法具體包括以下步驟：

3、步驟一、建立遠(yuǎn)程滑翔航空器的動(dòng)力學(xué)模型；

4、步驟二、建立n個(gè)遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同地面覆蓋的多目標(biāo)優(yōu)化模型；

5、步驟三、基于建立的動(dòng)力學(xué)模型和多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用基于納什均衡的多目標(biāo)并行博弈進(jìn)化算法對(duì)各個(gè)遠(yuǎn)程滑翔航空器的機(jī)動(dòng)過載時(shí)間序列進(jìn)行優(yōu)化。

6、進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)程滑翔航空器的動(dòng)力學(xué)模型為：

7、v′(t)＝ap-ad-gsinγ(t)

8、

9、h′(t)＝v(t)sinγ(t)

10、

11、其中，v(t)表示t時(shí)刻遠(yuǎn)程滑翔航空器的速度，v′(t)表示v(t)的一階導(dǎo)數(shù)；ap表示遠(yuǎn)程滑翔航空器的推力加速度；

12、ad表示空氣阻力加速度；

13、g表示引力加速度；

14、γ(t)表示t時(shí)刻的彈道傾角，γ′(t)表示γ(t)的一階導(dǎo)數(shù)；

15、av(t)表示垂直平面內(nèi)t時(shí)刻的法向氣動(dòng)力加速度；

16、ah(t)表示水平平面內(nèi)t時(shí)刻的法向氣動(dòng)力加速度；

17、h(t)表示遠(yuǎn)程滑翔航空器t時(shí)刻的高度，h′(t)表示h(t)的一階導(dǎo)數(shù)；ψ(t)表示遠(yuǎn)程滑翔航空器t時(shí)刻的航向角，ψ′(t)表示ψ(t)的一階導(dǎo)數(shù)；

18、表示遠(yuǎn)程滑翔航空器t時(shí)刻的緯度，表示的一階導(dǎo)數(shù)；

19、θ(t)表示遠(yuǎn)程滑翔航空器t時(shí)刻的經(jīng)度，θ′(t)表示θ(t)的一階導(dǎo)數(shù)；

20、r表示地球半徑。

21、進(jìn)一步地，所述多目標(biāo)優(yōu)化模型為：

22、

23、s.t.u＝{av,i(t),ah,i(t)|i＝1,2...n}

24、

25、其中，lper表示縱程，表示lper的倒數(shù)；

26、lpara表示橫程，表示lpara的倒數(shù)；

27、av,i(t)表示t時(shí)刻垂直平面內(nèi)第i個(gè)遠(yuǎn)程滑翔航空器的法向氣動(dòng)力加速度；

28、ah,i(t)表示t時(shí)刻水平平面內(nèi)第i個(gè)遠(yuǎn)程滑翔航空器的法向氣動(dòng)力加速度；

29、amax表示滑翔航空器的最大允許機(jī)動(dòng)加速度；

30、si′表示第i個(gè)遠(yuǎn)程滑翔航空器的覆蓋區(qū)域；

31、somit表示所有遠(yuǎn)程滑翔航空器在地面目標(biāo)周圍非遺漏的覆蓋面積；

32、starget表示以地面目標(biāo)為中心的需要覆蓋的區(qū)域的面積；

33、u表示待優(yōu)化變量，即各個(gè)遠(yuǎn)程滑翔航空器的機(jī)動(dòng)過載時(shí)間序列；

34、j表示目標(biāo)值。

35、進(jìn)一步地，所述步驟三的具體過程為：

36、步驟三一、將待優(yōu)化變量u分裂成n個(gè)子集，分裂成的n個(gè)子集形成多個(gè)粒子；

37、u＝{u1,u2...,un}

38、其中，u1,u2...,un表示分裂成的n個(gè)子集；

39、并定義u-i＝{u1,u2,ui-1,ui+1...,un}；

40、步驟三二、每個(gè)粒子均初始化自身的策略，將第i個(gè)粒子初始化的策略記為將n個(gè)子集視為n個(gè)玩家；初始化帕雷托集為空；

41、步驟三三、初始化迭代次數(shù)l＝1；

42、步驟三四、將多目標(biāo)優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為玩家收益：

43、

44、其中，j1(u1,u-1)表示第1粒子的目標(biāo)值；

45、j2(u1,u-1)表示第2粒子的目標(biāo)值；

46、表示玩家1的收益，為j1(u1,u-1)的倒數(shù)；

47、表示玩家2的收益；

48、

49、第i個(gè)玩家根據(jù)第l-1次迭代時(shí)其它玩家選擇的策略以最大化收益ui為目標(biāo)選擇自身的策略即

50、步驟三五、根據(jù)第l次迭代n個(gè)玩家選擇的策略確定第l次迭代獲得的非支配粒子，將非支配粒子的策略加入帕雷托集，并根據(jù)非支配粒子的收益來更新帕雷托前沿；

51、步驟三六、判斷是否達(dá)到設(shè)置的最大迭代次數(shù)、帕雷托集是否達(dá)到容量上限；

52、若達(dá)到設(shè)置的最大迭代次數(shù)或帕雷托集達(dá)到容量上限，則執(zhí)行步驟三七；

53、若未達(dá)到設(shè)置的最大迭代次數(shù)且帕雷托集未達(dá)到容量上限，則令l＝l+1，返回執(zhí)行步驟三四；

54、步驟三七、選取出帕雷托前沿中最大的收益，根據(jù)最大收益所對(duì)應(yīng)的策略組合得到各個(gè)遠(yuǎn)程滑翔航空器機(jī)動(dòng)過載時(shí)間序列的優(yōu)化結(jié)果。

55、更進(jìn)一步地，所述n個(gè)子集滿足

56、一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)所述的一種基于遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同的探測(cè)區(qū)域覆蓋規(guī)劃方法。

57、一種基于遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同的探測(cè)區(qū)域覆蓋規(guī)劃設(shè)備，所述設(shè)備包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)所述的一種基于遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同的探測(cè)區(qū)域覆蓋規(guī)劃方法。

58、本發(fā)明的有益效果是：

59、本發(fā)明結(jié)合單個(gè)遠(yuǎn)程滑翔航空器的機(jī)動(dòng)能力、覆蓋范圍和投放條件，考慮最大縱程、最小縱程和最大橫程指標(biāo)以及地面覆蓋約束來建立多遠(yuǎn)程滑翔航空器協(xié)同地面覆蓋多目標(biāo)優(yōu)化模型。并將多目標(biāo)優(yōu)化問題劃分至多個(gè)子種群中求解，借助納什均衡理論使各粒子的策略進(jìn)行博弈并行進(jìn)化，以此提高計(jì)算效率，滿足遠(yuǎn)程滑翔航空器的在線任務(wù)規(guī)劃需求。本發(fā)明采用多目標(biāo)優(yōu)化算法，將多目標(biāo)優(yōu)化問題的帕雷托集更新融入種群進(jìn)化過程，在提升粒子適應(yīng)度的同時(shí)推動(dòng)帕雷托前沿移動(dòng)，避免陷入局部最優(yōu)，以提升規(guī)劃的效果，最終實(shí)現(xiàn)從一架飛機(jī)同時(shí)投放多枚遠(yuǎn)程滑翔航空器對(duì)地面目標(biāo)的最大面積覆蓋。