基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略选择方法技术

本发明专利技术属于本发明专利技术属于无人飞行器技术领域，特别涉及一种基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略优化方法。其技术方案是基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略选择方法，其特征是：根据无人飞行器对地攻防策略，在演化博弈四元组模型的基础上，增加收益概率，构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型；利用所述无人飞行器对地攻防演化博弈模型，构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型的复制动态方程；利用所述复制动态方程，计算演化稳定均衡解。本发明专利技术解决了对抗结果的不确定性问题，有助于问题逼近真实决策场景，支撑无人飞行器对地攻防最佳策略的选择。择。择。

【技术实现步骤摘要】
基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略选择方法


[0001]本专利技术属于无人飞行器
，特别涉及一种基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略优化方法。

技术介绍

[0002]无人飞行器作为一种新型作战平台，能够自主或半自主地完成侦察、监控、搜索乃至攻击任务。在对地攻防任务中，无人飞行器能够依据不同策略，对不同价值的目标实施打击，相比于有人机具有造价低、规模大、滞空久、伤亡小等优势。作为防御方，将通过干扰、拦截等多种方式进行对抗，以尽可能降低己方目标被毁伤的程度。这一攻防对抗过程涉及复杂的收益冲突，因此，双方需要依据战场态势做出合理决策。
[0003]博弈论是研究智能体之间竞争冲突关系的表示方法，其目的是最大化己方收益或最小化己方惩罚。由于可反映双方策略的相互作用，博弈论已被广泛应用于无人飞行器作战决策分析。博弈论是建立在理性决策的基础上，其模型（GameModel）包括参与者（Participant）、策略（Strategy）及收益（Income）三部分，即。博弈论的基本原理就是每个参与者必须站在其他参与者的角度考虑问题，基于其他人的决策结果计算推理出自己的最佳决策方案。
[0004]然而，博弈论往往假设个体完全理性，这与实际情况并不相符。由于指挥员的有限理性约束，攻防双方的行为不会是一种完全理性的行为。因此，可在无人飞行器对地攻防决策中引入演化博弈模型，以有限理性作为基本假设，通过学习和进化，不断改进参与者的行为策略，有效增强博弈模型的可信性与适用性。
[0005]在完全理性的博弈论三元模型基础上，演化博弈模型增加了对于策略选择概率（StrategyProbable）的描述，构建了四元组模型，即。引入的策略选择概率与策略空间的维度一致，反映了各个参与者选择不同策略的可能性。这一概率随着时间推移不断学习进化，从而使攻防策略的选择成为了一种动态变化过程。基于构建的演化博弈四元组模型，可进一步联立复制动态方程，并通过计算求得演化稳定均衡解。
[0006]演化博弈四元组模型由参与者、策略、策略选择概率及收益四部分组成，其中的收益是建立复制动态方程的基础。现有的收益模型中，当双方选择了特定的对抗策略，获得的收益为确定值。在无人飞行器对地攻防问题中，由于对抗过程存在不确定性，即双方的策略保持不变时，每一次的结果可能不同，对应的收益也不同，因此，采用上述收益模型将难以准确刻画攻防结果。该模型已经应用于无人飞行器对地攻防决策领域，其主要问题是忽视了对抗结果的不确定性，没有刻画在各参与者特定策略组合情况下取得收益的随机性。

技术实现思路

[0007]针对
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术的目的是提出基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略选择方法，解决现有演化博弈模型解决无人飞行器对地攻防时无法描述对抗不确定性的问题。
[0008]本专利技术的技术方案是：基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略选择方法，其特征是：在演化博弈四元组模型的基础上，增加收益概率；根据无人飞行器对地攻防策略，构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型；利用所述无人飞行器对地攻防演化博弈模型，构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型的复制动态方程；利用所述复制动态方程，计算演化稳定均衡解。
[0009]进一步的，所述构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型的步骤为：Step11. 确定无人飞行器对地攻防演化博弈的参与者，为攻击方，为防御方；Step12. 构建无人飞行器对地攻防演化博弈的策略空间，为攻击方选择策略集合，；为防御方可选策略集合，；攻击方选择策略的数量；为防御方的策略数量；Step13. 构建无人飞行器对地攻防演化博弈的策略选择概率空间，为攻击方选择策略的概率集合，，满足，其中为攻击方选择第个策略的概率；为防御方选择策略的概率集合，，满足，其中为防御方选择第个策略的概率；构建无人飞行器对地攻防演化博弈的收益空间为攻击方在不同策略组合情况下取得的收益，；为攻击方选择第个策略且防御方选择第个策略时，攻击方取得的收益；为防御方在不同策略组合情况下取得的收益，；为攻击方选择第个策略且防御方选择第个策略时，防御方取得的收益；Step15. 构建无人飞行器对地攻防演化博弈取得收益的概率空间，表示攻击方在不同策略组合情况下取得收益的概率，；为攻击方选择第个策略且防御方选择第个策略时，攻击方取得收益的概率；表示防御方在不同策略组合情况下取得收益的概率，为攻击方选择第个策略且防御方选择第个策略时，防御方取得收益的概率。
[0010]进一步的，构建复制动态方程的步骤为：设无人飞行器对地攻防演化博弈达到稳定均衡状态时，为无人飞行器对地攻防演化博弈达到稳定均衡状态时攻击方选择第个策略的概率为，即；为无人飞行器对地攻防演化博弈达到稳定均衡状态时防御方选择第个策略的概率，即；则构建复制动态方程的步骤为：Step21. 构建攻击方选择第个策略的收益，用公式（1）所示：
（1）Step22. 构建攻击方的平均收益，用公式（2）所示：（2）Step23. 构建攻击方复制动态方程，用公式（3）所示：，（3）其中，为关于的动态函数；Step24. 构建防御方选择第个策略的收益，用公式（4）所示：（4）Step25. 构建防御方的平均收益，用公式（5）所示：（5）Step26.构建防御方复制动态方程，用公式（6）所示：（6）其中，为关于的动态函数。
[0011] 进一步的，所述演化稳定均衡解的求解步骤为：利用Step23构建的攻击方复制动态方程和Step26构建的防御方复制动态方程，令攻击方复制动态方程与防御方复制动态方程的值为0，联立构成关于，及的个方程组，用公式（7）所示：（7）对公式（7）进行求解，得到的演化稳定均衡解。
[0012]本专利技术的有益效果：本专利技术在现有演化博弈模型基础上，引入收益概率模型，构成五元组演化博弈模型，并针对无人飞行器对地攻防决策问题，构建五元组演化博弈模型，完成复制动态方程构建及求解，从而刻画在各参与者特定策略组合情况下取得收益的随机性，解决了对抗结果的不确定性问题，有助于问题逼近真实决策场景，支撑无人飞行器对地攻防最佳策略的选择。
附图说明
[0013]附图1实施例1无人飞行器对地攻防任务示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0015]实施例1基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略选择方法，其特征是：根据无人飞行器对地攻防策略，在演化博弈四元组模型的基础上，增加收益概率，构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型；利用所述无人飞行器对地攻防演化博弈模型，构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型的复制动态方程；利用所述复制动态方程，计算演化稳定均衡解。具体过程是：（1）五元组演化博弈模型构建考虑无人飞行器对地面某重要基地进行攻击的任务，有A、B两个目标，如图1所示。其中攻击方可采用I型或II型武器进行打击，防御方可采用第1型或第2型对空导弹予以拦截。
[0016]构建五元组演化博弈模型如下所示：构建五元组演化博弈模型如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略选择方法，其特征是：根据无人飞行器对地攻防策略，在演化博弈四元组模型的基础上，增加收益概率，构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型；利用所述无人飞行器对地攻防演化博弈模型，构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型的复制动态方程；利用所述复制动态方程，计算演化稳定均衡解。2.如权利要求1所述的基于演化博弈模型的无人飞行器对地攻防策略选择方法，其特征是：所述构建无人飞行器对地攻防演化博弈模型的步骤为：Step11. 确定无人飞行器对地攻防演化博弈的参与者为攻击方，为防御方；Step12. 构建无人飞行器对地攻防演化博弈的策略空间为攻击方选择策略集合，；为防御方可选策略集合，；M攻击方选择策略的数量；N为防御方的策略数量；Step13. 构建无人飞行器对地攻防演化博弈的策略选择概率空间为攻击方选择策略的概率集合，，满足，其中为攻击方选择第i个策略的概率；为防御方选择策略的概率集合，，满足，其中为防御方选择第j个策略的概率；Step14. 构建无人飞行器对地攻防演化博弈的收益空间为攻击方在不同策略组合情况下取得的收益，；为攻击方选择第i个策略且防御方选择第j个策略时，攻击方取得的收益；为防御方在不同策略组合情况下取得的收益，；为攻击方选择第i个策略且防御方选择第j个策略时，防御方取得的收益；Step15. 构建无人飞行器对地攻防演化博弈取得收益的概率空间表示攻击方在不同策略组合情况下取得收益的概率，；为攻击方选择第i个策略且防御方选择第j个策...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国宏，蒋鸣，赵思聪，苗成林，高军强，杜林峰，马靖，姜伟，王少冲，韩培俊，梁燕，
申请(专利权)人：中国人民解放军九六九零一部队，
类型：发明
国别省市：