【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器控制，具体涉及一种基于航天器的博弈策略生成方法及设备。
技术介绍
1、微分对策是以一般控制系统的博弈为研究对象，基于最优控制和博弈论的原理，形成的具有坚实理论基础的数学建模和求解工具。微分对策博弈将一个博弈对抗问题建模为双边或多边最优控制问题，所有参与人共同形成了一个多人博弈的微分系统，系统中包含的约束、目标函数与均衡解等概念，最终为了求解多方最优或均衡的策略结局。微分对策被广泛应用于政治、经济、军事等多方面博弈场景中，在工程中典型的应用实例包含机器人、飞机空战、导弹拦截、航天器追逃等。但是过去的微分博弈模型中，往往都是单因素博弈的模型，例如针对距离远近的博弈。而在实际博弈任务中，往往不只针对距离这一个因素开展博弈，还要考虑到燃料消耗、光学条件、相对速度等多个因素。传统的线性二次型微分对策模型仅仅是对各个因素的加权平均，无法具体控制每个约束是否满足边界约束，存在较大缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是在航天器追逃的博弈任务中，往往通过单因素博弈的模型求解均衡策略，无法得到多方最优或者均衡的策略。
2、根据第一方面，一种实施例中提供一种基于航天器的博弈策略生成方法, 其特征在于，包括：
3、获取航天器在成像博弈场景下的状态量及多个成像影响因素对应的约束上界和约束下界；所述状态量包括视线距离、视线距离的变化速率、欧拉角和角速度，所述成像影响因素包括距离因素、角度因素、线速度因素和角速度因素，其中所述多个成像影响因素影响所述
4、构建所述航天器的多因素成像微分对策模型，将所述多因素成像微分对策模型转化为两点边值表达式；所述多因素成像微分对策模型包括根据所述状态量构建的状态方程和根据所述多个成像影响因素分别对应的近似开关函数构建的支付函数；
5、基于所述状态量对应的参数、所述约束上界对应的参数、所述约束下界对应的参数和预设的粒子群优化算法对所述两点边值表达式进行策略求解，得到最优博弈控制策略。
6、一些实施例中，所述将所述多因素成像微分对策模型转化为两点边值表达式，包括：
7、根据所述状态方程和预设的协态量构建哈密顿函数，基于所述近似开关函数和所述状态量求解出所述哈密顿函数对应的协态方程，并根据所述协态方程和所述状态方程构建正则方程；
8、构建所述哈密顿函数对应的控制量函数，基于所述控制量函数求解得到所述航天器对应的最优推力方向角；其中，所述控制量函数包括所述哈密顿函数中的控制量参数，所述最优推力方向角包括轨道面内的最优推力方向角和轨道面外的最优推力方向角；
9、根据所述最优推力方向角构建最优控制方程，基于所述正则方程、所述最优控制方程和预设边界条件构建两点边值表达式。
10、一些实施例中，所述最优控制方程包括：
11、，
12、其中，表示最优控制方程，表示航天器中追踪器或者逃逸器的控制量，表示协态量，表示最优推力的单位方向矢量，表示轨道面内的最优推力方向角，表示轨道面外的最优推力方向角， t表示转置符号。
13、一些实施例中，所述两点边值表达式如下所示：
14、，
15、其中，表示所述两点边值表达式中的状态方程，表示所述两点边值表达式中的正则方程，表示状态量，表示协态量，表示所述航天器中追踪器的最优控制方程，表示所述航天器中逃逸器的最优控制方程，表示状态量的初始边界条件，表示预设边界条件，表示协态量的边界条件。
16、一些实施例中，所述哈密顿函数包括：
17、 ，
18、其中，表示哈密顿函数，和表示哈密顿函数中与拉格朗日指标相关的项，表示哈密顿函数中与动力学模型相关的项，表示协态量， t表示转置符号，表示所述状态方程对应的目标状态方程，表示所述状态方程中的状态量，表示所述航天器中追踪器的控制量，表示所述航天器中逃逸器的控制量。
19、一些实施例中，所述基于所述近似开关函数和所述状态量求解出所述哈密顿函数对应的协态方程，包括：
20、将所述哈密顿函数分解为拉格朗日指标相关函数和动力学模型相关函数；
21、将所述拉格朗日指标相关函数展开为与所述近似开关函数对应的表达式，并将所述动力学模型相关函数展开为与所述状态量对应的表达式；
22、基于所述哈密顿函数和所述状态量进行求导，并将所述近似开关函数对应的表达式和所述近似开关函数对应的表达式代入至求导后的函数中，得到协态方程。
23、一些实施例中，所述基于所述控制量函数求解得到所述航天器对应的最优推力方向角，包括：
24、基于所述控制量函数、所述航天器中的追踪器对应的面内方向角和所述航天器中的追踪器对应的面外方向角构建第一表达式；
25、基于所述控制量函数、所述航天器中的逃逸器对应的面内方向角和所述航天器中的逃逸器对应的面外方向角构建第二表达式；
26、分别求解所述第一表达式和所述第二表达式在满足预设参考条件下的第一推力方向角表达式和第二推力方向角表达式；
27、基于预设参考象限分别确定所述第一推力方向角表达式对应的面内的最优推力方向角，并确定所述第二推力方向角表达式对应的面外的最优推力方向角。
28、一些实施例中，所述支付函数包括：
29、，
30、，
31、，
32、，
33、，
34、其中，表示支付函数，表示博弈开始的时间，表示博弈结束的时间，表示距离因素对应的近似开关函数，表示角度因素对应的近似开关函数，表示线速度因素对应的近似开关函数，表示角速度因素对应的近似开关函数，表示可调节的幂底数，表示两个航天器之间的视线距离，表示视线距离的约束上界，表示视线距离的约束下界，表示归一化后的视线距离，表示角度，表示角度的约束上界，表示角度的约束下界，表示归一化后的角度，表示线速度，表示线速度的约束上界，表示线速度的约束下界，表示归一化后的线速度，表示角速度，表示角速度的约束上界，表示角速度的约束下界，表示归一化后的角速度。
35、一些实施例中，所述基于所述状态量对应的参数、所述约束上界对应的参数、所述约束下界对应的参数和预设的粒子群优化算法对所述两点边值表达式进行策略求解，得到最优博弈控制策略，包括：
36、根据所述状态量、所述约束上界对应的参数、所述约束下界对应的参数和预设的协态量对应的初值对所述两点边值表达式中的协态量的边界条件进行优化，得到更新后的两点边值表达式；
37、利用所述粒子群优化算法对所述更新后的两点边值表达式进行求解，得到最优博弈控制策略。
38、根据第二方面，一种实施例中提供一种基于航天器的博弈策略生成设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于航天器的博弈策略生成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述将所述多因素成像微分对策模型转化为两点边值表达式，包括：
3.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述最优控制方程包括：
4.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述两点边值表达式如下所示：
5.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述哈密顿函数包括：
6.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述基于所述近似开关函数和所述状态量求解出所述哈密顿函数对应的协态方程，包括：
7.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述基于所述控制量函数求解得到所述航天器对应的最优推力方向角，包括：
8.如权利要求1所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述支付函数包括：
9.如权利要求1所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述基于所述状态量对应的参数、所述约束上界对应的参数、所述约束下界对应的参数和预设的粒子群优化算法对所述两点边值表达
10.一种基于航天器的博弈策略生成设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于航天器的博弈策略生成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述将所述多因素成像微分对策模型转化为两点边值表达式，包括：
3.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述最优控制方程包括：
4.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述两点边值表达式如下所示：
5.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述哈密顿函数包括：
6.如权利要求2所述的博弈策略生成方法，其特征在于，所述基于所述近似开关函数和所述状态量求解...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振瑜，陈思，林鲲鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：
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