一种面向破坏恢复的无人装备集群全局弹性均衡度量与评价方法

所属技术领域

本发明提供一种面向破坏恢复的无人装备集群全局弹性均衡度量与评价方法，属于系统可靠性技术领域。

背景技术

现代化战争场景、环境日趋复杂，导致无人装备集群在任务执行过程中可能面临持续破坏打击。为保证无人装备集群能够面向破坏进行自愈恢复，要求集群具备一定的弹性，即抵抗并从破坏中恢复的能力。装备集群的弹性能力来源于设计中赋予编队和整机的冗余能力，可为无人装备集群在连续任务中可靠、稳定运行提供必要支撑。

无人装备集群分布式运行过程中，各编队均可能遭受持续性破坏。为保证集群整体的弹性和快速恢复能力，要求各编队或重构后编队均保持一定的冗余能力，以应对未来可能发生的持续性破坏。也就是说，要求无人装备集群的整体弹性要相对均衡。当前，国内外对于弹性均衡的研究尚属空白，缺乏对无人装备集群弹性均衡的度量与评价方法，这为相关工作的设计、优化带来障碍。

基于此，本发明提出面向破坏恢复的无人装备集群全局弹性均衡的度量与仿真评价方法，为无人装备集群自愈与恢复能力设计提供支撑。

发明内容

本发明提出了一种面向破坏恢复的无人装备集群全局弹性均衡度量与评价方法，目的是解决无人装备集群遭受破坏后自愈恢复中的弹性均衡问题。无人装备集群应对持续破坏时，编队、整机的冗余能力需要进行均衡分配，否则会严重影响未来整体任务执行。为保证无人装备集群在连续任务中可靠、稳定运行，提出无人装备集群全局弹性均衡度量与评价方法，解决这一难题。

具体步骤如下：

步骤一：基于任务等效覆盖面积的无人装备集群冗余能力度量。具体包括：

步骤1.1：构建典型任务类型集合。

步骤1.2：计算表征任务完成情况的任务等效覆盖面积。

步骤1.3：计算基于任务等效覆盖面积的冗余能力。

步骤二：基于冗余能力的无人装备集群全局弹性均衡度量。

步骤三：基于蒙特卡洛方法的无人装备集群全局弹性均衡仿真评价。具体包括：

步骤3.1：判定集群中各要素状态。

步骤3.2：进行单次仿真统计。

步骤3.3：重复试验，计算N次仿真结果并计算平均值。

附图说明

图1是本发明的面向破坏恢复的无人装备集群全局弹性均衡度量与评价方法整体流程示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种面向破坏恢复的无人装备集群全局弹性均衡度量与评价方法，可为各类无人装备集群为遭受破坏后的自愈与恢复能力设计提供支撑，从而保证无人装备集群在连续中可靠、稳定运行。

本发明的整体流程，如图1所示，下面结合附图和实施例作详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。

步骤一：基于任务等效覆盖面积的无人装备集群冗余能力度量。具体包括：

步骤1.1构建典型任务类型集合M＝{M

步骤1.2计算表征集群中某一编队或整机j在t时刻完成任务M

其中，t

步骤1.3计算基于任务等效覆盖面积A

其中，A

例1，以执行分布式任务的无人机集群为例。其中，集群规模为30，包含5支飞行编队，每支编队包含6架无人机。典型任务类型集合为M＝{M

步骤二：基于冗余能力的无人装备集群全局弹性均衡度量。

在无人装备集群通过任务重规划进行自愈恢复过程中，集群中各编队和整机均具备一定冗余能力。此外，由于集群中各编队规模、整机数量、个体性能参数可能不同，在进行任务重规划时，还应充分考虑集群的分布式特征和个体性能差异，避免某一编队或整机因承担过多任务导致冗余能力不足，影响集群整体任务的执行。因此，要求无人装备集群的整体弹性要相对均衡。结合步骤一所述，可进一步给出基于冗余能力C

其中，

例2，接例1。

以执行分布式任务的无人机集群为例。充分考虑无人机集群中影响侦察、打击、干扰、通讯、监视任务完成能力的整机数量、侦察半径、挂弹量、续航里程、信号收发频率等技术参数的差异，按照公式(2)计算得到5支无人机编队在t时刻的冗余能力C

步骤三：基于蒙特卡洛方法的无人装备集群全局弹性均衡仿真评价。具体包括：

步骤3.1判定集群中各编队或整机j的状态S

步骤3.2基于状态S

步骤3.3重复试验，计算N次仿真结果并计算平均值。

例3，接例2。

以执行分布式任务的无人机集群为例。由集群中5支无人机编队状态组成的状态集为S＝{S