一種面向任務(wù)的協(xié)同多智能體聯(lián)盟形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種面向任務(wù)的多智能體協(xié)同特征能 力值的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在多智能體系統(tǒng)中，如何通過(guò)有效協(xié)同來(lái)完成指定的任務(wù)是一個(gè)重要的工作，作 為多智能體系統(tǒng)中的一種基本的問(wèn)題求解機(jī)制、協(xié)作方法，聯(lián)盟形成技術(shù)已經(jīng)成為多智能 體中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。聯(lián)盟形成后獲取聯(lián)盟能力值即聯(lián)盟內(nèi)所有Agent協(xié)同的能力，因此， 如何科學(xué)地計(jì)算各智能體協(xié)同的能力是一個(gè)很重要的問(wèn)題。
[0003] 多智能體協(xié)同分配任務(wù)的過(guò)程中，需要知道各智能體面向不同任務(wù)的協(xié)同能力， 即本發(fā)明要討論的內(nèi)容。文獻(xiàn)（習(xí)興華，方洋旺，肖冰松，毛東輝.基于多智能體聯(lián)盟的 多機(jī)協(xié)同空戰(zhàn)任務(wù)分配[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2014, 09:1268-1275.)中將任務(wù)分成 單個(gè)智能體可W完成的不可再分的最小任務(wù)目標(biāo)單元，然后通過(guò)數(shù)學(xué)建模計(jì)算出單個(gè)智能 體的能力，利用特征函數(shù)計(jì)算智能體和具體目標(biāo)之間的成本收益，并通過(guò)離散粒子群優(yōu)化 算法來(lái)形成聯(lián)盟。但在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，一個(gè)任務(wù)可能并不能分解成單個(gè)智能體可W完成的任 務(wù)集合，只有聯(lián)盟才能完成一個(gè)任務(wù)，該時(shí)候就需要計(jì)算多智能體面向任務(wù)的協(xié)同能力，作 為多智能體聯(lián)盟的數(shù)據(jù)依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種面向任務(wù)的協(xié)同多智能體聯(lián)盟形成方法，該方法結(jié) 合任務(wù)環(huán)境和智能體自身的狀態(tài)建立智能體特征能力的向量；通過(guò)計(jì)算智能體特征能力在 任務(wù)向量上的投影來(lái)完成智能體協(xié)同能力與任務(wù)匹配值的計(jì)算，達(dá)到了能夠滿足任務(wù)需求 的聯(lián)盟形成效果，提高了聯(lián)盟形成效率。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0006] 步驟一；建立任務(wù)特征向量；確定需要執(zhí)行的任務(wù)，W智能體的多個(gè)能力項(xiàng)作為 任務(wù)特征向量的基，依據(jù)需要執(zhí)行的任務(wù)的側(cè)重點(diǎn)，設(shè)定各能力項(xiàng)的權(quán)值，建立各能力項(xiàng)的 權(quán)值對(duì)比較表，利用層次分析法AHP構(gòu)建任務(wù)特征向量。
[0007] 步驟二；建立能力特征向量；結(jié)合需要執(zhí)行的任務(wù)，建立各能力項(xiàng)的影響因素模 型，并通過(guò)層次分析法AHP計(jì)算每個(gè)影響因素對(duì)所屬能力項(xiàng)的貢獻(xiàn)度，累加計(jì)算出對(duì)應(yīng)能 力項(xiàng)的數(shù)值，將每個(gè)能力項(xiàng)的數(shù)值作為分量值建立能力特征向量。
[0008] 步驟針對(duì)單個(gè)智能體，將其面向同一任務(wù)所建立的任務(wù)特征向量W及能力特 征向量進(jìn)行點(diǎn)乘，獲得該智能體面向該任務(wù)時(shí)的匹配值。
[0009] 步驟四；針對(duì)同一任務(wù)，從所有智能體中，按從高到低依次選取匹配值大的智能體 直到所有智能體的匹配值之和滿足任務(wù)需求，則所選取的智能體形成聯(lián)盟作為面向該任務(wù) 的協(xié)同體。
[0010] 進(jìn)一步地，能力項(xiàng)為n項(xiàng)，則步驟一具體為；
[0011] 步驟101、建立nXn維的對(duì)比較表，該對(duì)比較表中記載每個(gè)能力項(xiàng)中兩兩之間的 權(quán)值的比值，由此形成對(duì)比較表矩陣。
[0012] 步驟102、計(jì)算對(duì)比較表矩陣的特征值，取其最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一 化處理后作為任務(wù)特征向量。
[0013] 進(jìn)一步地，能力項(xiàng)有五項(xiàng)，分別為：通信能力、偵察能力、打擊能力、機(jī)動(dòng)能力W及 能量。
[0014] 進(jìn)一步地，所需的任務(wù)為偵察任務(wù)和打擊任務(wù)：
[0015] 則面向偵察任務(wù)的對(duì)比較表矩陣為
，則最大特征值= 5. 223,根據(jù)一致性檢驗(yàn)公式：
[001引其中n為對(duì)比較表的維數(shù)，n = 5, RI為1. 12 ;則CR = 0. 05575<0. 1滿足一致性 檢驗(yàn)；通過(guò)對(duì)Am。,對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化處理，取兩位有效數(shù)字，得到面向偵察任務(wù) 的任務(wù)特征向量。
[0019] 則面向打擊任務(wù)的對(duì)比較表矩陣j
，則最大特征值 5. 0651，根據(jù)一致性檢驗(yàn)公式1和2 ;公式中n = 5，RI為1. 12 ;則CR = 0. 01453<0. 1滿足 一致性檢驗(yàn)；通過(guò)對(duì)Am。,對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化處理，取兩位有效數(shù)字，得到面向偵 察任務(wù)的任務(wù)特征向量。
[0020] 進(jìn)一步地，將智能體作為節(jié)點(diǎn)建立關(guān)于多個(gè)智能體的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，則每個(gè)智能體作 為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)，其通信能力的影響因素包括受節(jié)點(diǎn)的度，通信質(zhì)量，移動(dòng)性=個(gè)因素影響：
[0021] 節(jié)點(diǎn)的度為與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)通信的鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。
[0022] 通信質(zhì)量為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)接收到的平均信號(hào)強(qiáng)度。
[0023] 移動(dòng)性為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0024] 每個(gè)智能體的偵察能力的影響因素包括該智能體上所搭載的偵察載荷設(shè)備上與 偵察相關(guān)的參數(shù)，其中有偵察載荷設(shè)備的作用距離、最大捜索、總方位角、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率、同 時(shí)跟蹤目標(biāo)數(shù)量、定位精度W及分辨率。
[0025] 每個(gè)智能體的打擊能力的影響因素包括最大火力、彈藥容量、目標(biāo)距離W及首發(fā) 命中率。
[0026] 每個(gè)智能體的機(jī)動(dòng)能力的影響因素包括地形高程W及地形通行性。
[0027] 每個(gè)智能體的能量的影響因素包括油耗W及智能體上所搭載設(shè)備的電量、與目標(biāo) 的距離。
[002引進(jìn)一步地，對(duì)于其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)Vi，節(jié)點(diǎn)的度為D巧;其中怕|為鄰居節(jié)點(diǎn) ' 7 個(gè)數(shù)。
[0029]通信質(zhì)量如aw為
[0030] 其中曲='、'xmin(化化?57(V/,)) ;S表示接收靈敏度，0"",。,,表示 兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)Vi和VJ之間的鏈路通信質(zhì)量，RSSI(VU)和RSSI(vw)分別表示兩相鄰節(jié)點(diǎn)Vi和Vj.彼此檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度。
[003。 移動(dòng)性的計(jì)算方法為；若節(jié)點(diǎn)Vi檢測(cè)到節(jié)點(diǎn)Vj在t時(shí)刻和t-1時(shí)刻的信號(hào)強(qiáng) 度分別為心和，那么兩相鄰節(jié)點(diǎn)Vi和Vj.之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表示為
[003引由的符號(hào)狀態(tài)就得到兩相鄰節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，任意節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性 是其相對(duì)于所有鄰居節(jié)點(diǎn)的平均運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：
[003引 當(dāng)前智能體通信能力為Cv, =WX1)￡祭,.+叫X終氣+巧XM々,。
[0034] 其中，參數(shù)《1，為經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的歸一化權(quán)重因子。
[00巧]進(jìn)一步地，智能體上搭載的偵察載荷設(shè)備為電子信號(hào)偵察設(shè)備，合成孔徑雷達(dá)SAR，CCD相機(jī)=種負(fù)載設(shè)備。
[0036] 將該=種負(fù)載設(shè)備中的作用距離、最大捜索總方位角、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率、同時(shí)跟蹤目 標(biāo)數(shù)量、定位精度W及分辨率6種參數(shù)量化為數(shù)據(jù)形式，組成一個(gè)3X6的矩陣A。
[0037] 設(shè)定6種參數(shù)對(duì)偵察能力的影響權(quán)值，然后建立6種參數(shù)的對(duì)比較表，該表中記載 每個(gè)參數(shù)兩兩之間的權(quán)值的比值，由此形成6種參數(shù)的對(duì)比較表矩陣，計(jì)算該矩陣的最大 特征值并進(jìn)行AHP-致性檢驗(yàn)，若滿足一致性檢驗(yàn)，則將該最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn) 行歸一化后獲得向量B。
[0038] 將A與B相乘，得到=項(xiàng)設(shè)備對(duì)偵察能力的貢獻(xiàn)度并進(jìn)行歸一化，獲得對(duì)應(yīng)電子信 號(hào)偵察設(shè)備，合成孔徑雷達(dá)SAR，CCD相機(jī)S種負(fù)載設(shè)備的貢獻(xiàn)度Ui、U2、U3。
[0039] 在面向偵察任務(wù)時(shí)，檢測(cè)獲得電子信號(hào)偵察設(shè)備和SAR受到敵方信號(hào) 的干擾，設(shè)干擾系數(shù)為P"d和Psat,則該智能體面向偵察任務(wù)時(shí)的偵察能力為
[0040] 在面向打擊任務(wù)時(shí)，S種負(fù)載設(shè)備中，電子信號(hào)偵察設(shè)備的最大發(fā)現(xiàn)距離為向，貝。 距離目標(biāo)D處的發(fā)現(xiàn)概率為=(?< ;合成孔徑雷達(dá)SAR的最大發(fā)現(xiàn)距離為S。，則距 離目標(biāo)D處的發(fā)現(xiàn)概率為f ; CCD相機(jī)最大發(fā)現(xiàn)距離為c。