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摘要：本发明公开了一种面向多目标的异构无人艇集群分布式协同决策方法，通过获取无人艇与目标之间的防卫点的二维空间位置坐标，获取第一博弈模型中的参与者所采取的第一执行策略的综合收益；进而获取最终的第一执行策略，接着获取第二执行策略的综合收益，以获取无人艇的最终的第二执行策略，进而获取目标的下一决策时刻的二维空间位置坐标，最后判断无人艇集群与目标集群的博弈任务是否结束。本发明能够考虑了无人艇与目标数量较多时所带来的计算负担，能够在保证各无人艇之间协同效果的基础上，简化问题建模和求解的复杂度，决策速度快，使无人艇集群高效协同，能够快速靠近目标，从而使得博弈任务快速完成，具有较强的可行性。

主权项：1.一种面向多目标的异构无人艇集群分布式协同决策方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取无人艇集群中的无人艇的运动参数、目标集群中的目标的运动参数以及被保护区域的信息；所述无人艇的运动参数包括无人艇的位置、无人艇的航速、无人艇的航向、无人艇的最大航速、无人艇的最大加速度与无人艇的最大角速度；所述目标的运动参数包括目标的位置、目标的航速和目标的航向；所述被保护区域的信息包括被保护区域的中心位置、被保护区域的半径；S2：根据所述无人艇的运动参数、目标的运动参数以及被保护区域的信息，获取无人艇与目标之间的防卫点的二维空间位置坐标；所述S2中，无人艇与目标之间的防卫点的二维空间位置坐标获取方法如下：S21：根据目标的位置、目标的航速以及保护区域的中心位置，获取目标沿最短入侵路径入侵时在t+Δt时刻的位置；所述最短入侵路径为目标当前时刻位置与被保护区域中心的位置之间的直线； 式中：txj′表示目标沿最短入侵路径入侵时在t+Δt时刻的二维空间的横坐标值；tyj′表示目标沿最短入侵路径入侵时在t+Δt时刻的二维空间的纵坐标值；txj表示第j个目标的二维空间的横坐标值；tyj表示第j个目标的二维空间的纵坐标值；j表示各目标的编号；tvj表示第j个目标的航速；Δt表示航行时间；tσj表示第j个目标沿最短入侵路径入侵时的预期航向；px表示被保护区域中心位置二维空间的横坐标值；py表示被保护区域中心位置二维空间的纵坐标值；t表示当前时刻；S22：根据无人艇的位置、无人艇的最大角速度和无人艇的航速，获取无人艇相对于当前航向逆时针转向时所能到达的区域边界的渐开线方程和无人艇相对于当前航向顺时针转向时所能到达的区域边界的渐开线方程，以获取无人艇在t+Δt时刻的可能的位置集合： ri＝viwi式中，表示第i艘无人艇相对于当前航向逆时针转向时所能到达的区域边界的渐开线方程；表示上点的二维空间的坐标值，其中，为上点的二维空间的横坐标值，为上点的二维空间的纵坐标值；表示第i艘无人艇相对于当前航向顺时针转向时所能到达的区域边界的渐开线方程；表示上点的二维空间的坐标值，其中，为上点的二维空间的横坐标值，为上点的二维空间的纵坐标值；ri表示第i艘无人艇的最小转弯半径，vi表示第i艘无人艇的航速，wi表示第i艘无人艇的最大角速度；θ表示第i艘无人艇沿最小转弯半径的圆轨迹对应的圆心角；其中，无人艇的渐开线方程上的点，均为无人艇在t+Δt时刻的可能的位置，渐开线即为无人艇在t+Δt时刻的可能的位置集合；xi表示第i艘无人艇二维空间的横坐标值，yi表示第i艘无人艇二维空间的纵坐标值；表示第i艘无人艇的航向；S23：根据无人艇在t+Δt时刻的可能的位置集合和目标沿最短入侵路径入侵时在t+Δt时刻的位置，获取无人艇与目标之间的防卫点的二维空间位置坐标；所述S23中，所述无人艇与目标之间的防卫点的二维空间位置坐标获取方法如下：S231：获取第i艘无人艇顺时针转向时与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的轨迹交点集合，所采用公式如下： S232：获取第i艘无人艇逆时针转向时与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的轨迹交点集合，所采用公式如下： S233：获取第i艘无人艇与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的所有的轨迹交点集合；S234：当第i艘无人艇与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的所有的轨迹交点集合不是空集时：获取当Δt最小时的第i艘无人艇与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的轨迹交点dxij，dyij；若当Δt最小时的第i艘无人艇与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的轨迹交点dxij，dyij没有在被保护区域的内部时，此时的轨迹交点dxij，dyij即为无人艇与目标之间的防卫点的二维空间位置坐标；若当Δt最小时的第i艘无人艇与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的轨迹交点dxij，dyij在被保护区域的内部时，执行S235；若当Δt最小时的第i艘无人艇与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的轨迹交点dxij，dyij与被保护区域中心位置之间的距离，大于等于第j个目标与被保护区域中心位置之间的距离时，执行S235；当第i艘无人艇与第j个目标沿最短入侵路径入侵时的所有的轨迹交点集合是空集时，执行S235；S235：采用如下公式获取无人艇与目标之间的防卫点的二维空间位置坐标：dxijf＝px+pr×costσj+π6dyijf＝py+pr×sintσj+π7式中：dxijf表示第i艘无人艇与第j个目标之间的防卫点的二维空间位置横坐标；dyijf示第i艘无人艇与第j个目标之间的防卫点的二维空间位置纵坐标；px表示被保护区域中心位置二维空间的横坐标值，py表示被保护区域中心位置二维空间的纵坐标值，pr表示被保护区域的半径；S3：根据所述无人艇的位置，获取无人艇的邻居艇；S4：根据所述无人艇与目标之间的防卫点的二维空间位置坐标，基于第一博弈模型，获取第一博弈模型中的参与者所采取的第一执行策略的综合收益；其中，第一博弈模型中的参与者为无人艇和所述无人艇的邻居艇；所述第一博弈模型中的参与者的第一执行策略包括：第一博弈模型中的参与者阻止第1个目标、...、阻止第j个目标、...、阻止第J个目标；j表示目标的索引编号；J表示目标集群中的目标的总数；所述S4中，获取第一博弈模型中的参与者所采取的第一执行策略的综合收益如下： 式中，表示当前无人艇采用第m个第一执行策略，当前无人艇的邻居艇采用第n个第一执行策略时的综合收益；k1表示当前无人艇采用第m个第一执行策略，当前无人艇的邻居艇采用第n个第一执行策略时的捕获能力收益的比重系数；k2表示当前无人艇采用第m个第一执行策略，当前无人艇的邻居艇采用第n个第一执行策略时的潜在威胁收益的比重系数；k3表示当前无人艇采用第m个第一执行策略，当前无人艇的邻居艇采用第n个第一执行策略时的时间损耗收益的比重系数；表示当前无人艇采用第m个第一执行策略，当前无人艇的邻居艇采用第n个第一执行策略时的捕获能力收益；表示当前无人艇采用第m个第一执行策略，当前无人艇的邻居艇采用第n个第一执行策略时的潜在威胁收益；表示当前无人艇采用第m个第一执行策略，当前无人艇的邻居艇采用第n个第一执行策略时的时间损耗收益；z1,z2和z3均为根据无人艇性能所取的常数；m、n均表示第一执行策略的索引编号；Bij为二进制决策矩阵中的元素；S5：根据第一博弈模型中的参与者所采取的第一执行策略的综合收益，获取无人艇采取的第一执行策略的选择概率，以获取无人艇的最终的第一执行策略；进而获取最终的第一执行策略为采取阻止第j个目标的无人艇的二维空间坐标值的平均值；S6：根据最终的第一执行策略为采取阻止第j个目标的无人艇的二维空间坐标值的平均值，基于第二博弈模型，获取第二博弈模型中的参与者所采取的第二执行策略的综合收益；其中，第二博弈模型中的参与者为无人艇和无人艇的邻居艇；第二博弈模型中的参与者所采取的第二执行策略，用于表述第二博弈模型中的参与者的航速的变化与航向的变化；S7：根据第二博弈模型中的参与者所采取的第二执行策略的综合收益，获取无人艇采取的第二执行策略的选择概率，以获取无人艇的最终的第二执行策略；S8：根据无人艇的最终的第二执行策略、无人艇的最大航速、无人艇的最大加速度、无人艇的最大角速度、无人艇的航向，获取无人艇的下一决策时刻的航速和下一决策时刻的航向，以获取无人艇的下一决策时刻的二维空间位置坐标；S9：根据所述目标的运动参数，获取目标的下一决策时刻的二维空间位置坐标，以根据无人艇的下一决策时刻的二维空间位置坐标，判断无人艇集群与目标集群的博弈任务是否结束；若无人艇集群与目标集群的博弈任务没有结束，则重新执行S2-S8，若无人艇集群与目标集群的博弈任务结束，则完成面向多目标的异构无人艇集群的分布式协同决策。

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