一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统
本发明涉及博弈决策控制，具体为一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统。
背景技术：
1、自主协同感知与博弈决策泛化及控制是微小卫星集群博弈技术研究、装备研制与在轨应用的关键和最亟待解决的重大科学问题。对态势的协同感知、对博弈场景的理解以及决策控制是微小卫星集群遂行所有空间博弈对抗任务的基础，是微小卫星集群博弈技术的关键环节；
2、当前，虽然理论研究界对微小卫星集群自主协同感知、博弈问题建模和决策等问题进行了大量的研究，但存在诸多局限性和挑战，在针对微小卫星集群博弈多约束、多目标、多轮次特点的情况下，现有技术缺乏准确的卫星群动态博弈过程中的综合性能指标函数，从而不能对集群博弈策略行为评估，为下一轮次的集群提供指导策略。
技术实现思路
1、（一）解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，具备确立了卫星群动态博弈过程多元化的评价等优点，解决了上述技术问题。
3、（二）技术方案
4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，包括卫星群数据收集模块、卫星群数据分析模块、策略行为评估模块和风险预警模块；
5、所述卫星群数据收集模块用于收集卫星群动态博弈过程中的各项数据，包括能耗数据、时间数据、碰撞风险、目标识别准确性和卫星状态数据，并将收集到的数据发送给卫星群数据分析模块；
6、所述卫星群数据分析模块包括协同博弈能力分析单元和识别能力分析单元，所述协同博弈能力分析单元用于结合能耗数据、时间数据、碰撞风险和卫星状态数据对卫星群的协同博弈能力进行分析，并将分析结果输出给策略行为评估模块，所述识别能力分析单元用于结合目标识别准确性来对卫星群的识别能力分析，并将分析结果输出给策略行为评估模块；
7、所述风险预警模块用于读取卫星群数据收集模块中的碰撞风险和卫星状态数据，并判断是否进行数据预警，同时将计算结果发送给策略行为评估模块；
8、所述策略行为评估模块分别对协同博弈能力分析单元和识别能力分析单元中的数据进行判断，若满足设定的判断标准，同时风险预警模块未发出预警，则将该次卫星群动态博弈过程中的数据进行记录存储，若不满足设定的判断标准或风险预警模块发出预警，则舍弃该次数据。
9、作为本发明的优选技术方案，所述协同博弈能力分析单元进行分析的具体步骤如下：
10、a1、对本次卫星群动态博弈过程中的数据进行预处理；
11、a2、将预处理后的数据建立计算得出卫星群的协同博弈能力的综合得分；
12、a3、将卫星群的协同博弈能力综合得分发送到策略行为评估模块。
13、作为本发明的优选技术方案，所述步骤a1中的预处理包括对能耗数据、时间数据、碰撞风险和卫星状态数据进行预处理，并得到预处理后的能耗数据、时间数据、碰撞风险和卫星状态数据。
14、作为本发明的优选技术方案，所述能耗数据预处理的计算表达式如下：
15、
16、其中，表示预处理后的能耗数据，表示卫星群的总数量，表示第个卫星在动态博弈过程中能耗，表示对所有卫星在动态博弈过程中能耗进行求和。
17、作为本发明的优选技术方案，所述时间数据预处理的计算表达式如下：
18、
19、其中，表示预处理后的时间数据，表示卫星群的总数量，表示对所有卫星在动态博弈过程中第1次指令作出正确响应的时间进行求和，表示对所有卫星在动态博弈过程中第2次指令作出正确响应的时间进行求和，表示对所有卫星在动态博弈过程中第次指令作出正确响应的时间进行求和，、、、分别表示第个卫星在动态博弈过程中第1次指令、第2次指令、、第次指令作出正确响应的时间。
20、作为本发明的优选技术方案，所述碰撞风险预处理的计算表达式如下：
21、
22、其中，表示在该次动态博弈过程中第1个卫星与其余卫星轨迹路径交叉的次数，表示在该次动态博弈过程中第2个卫星与其余卫星轨迹路径交叉的次数，表示在该次动态博弈过程中第个卫星与其余卫星轨迹路径交叉的次数，表示对所有指令中出现卫星轨迹路径交叉的次数进行求和。
23、作为本发明的优选技术方案，所述卫星状态数据预处理的计算表达式如下：
24、
25、其中，表示预处理卫星状态数据，表示第个卫星状态异常时间，表示对所有卫星在动态博弈过程中状态异常时间进行求和，表示动态博弈过程总时间。
26、作为本发明的优选技术方案，所述步骤a2中卫星群的协同博弈能力的综合得分的表达式如下：
27、
28、其中，分别表示处理后的能耗数据、时间数据、碰撞风险和卫星状态数据对应权重，表示卫星群的协同博弈能力的综合得分。
29、作为本发明的优选技术方案，所述识别能力分析单元分析的具体表达式如下：
30、
31、其中，表示识别错误率，表示识别错误次数，表示识别总数。
32、作为本发明的优选技术方案，所述风险预警模块中判断是否进行数据预警的约束表达式如下：
33、
34、
35、其中，和分别表示碰撞风险和卫星状态数据的最大值。
36、与现有技术相比，本发明提供了一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，具备以下有益效果：
37、本发明通过将卫星群动态博弈过程中的数据进行预处理，将预处理后的数据建立计算得出卫星群的协同博弈能力的综合得分后，结合目标识别准确性来对卫星群的识别能力分析以及是否进行数据预警的判断，来对该次卫星群动态博弈过程进行综合评价，从而确立了卫星群动态博弈过程多元化的评价，为后续卫星群动态博弈过程提供数据基础。
技术特征：
1.一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：包括卫星群数据收集模块、卫星群数据分析模块、策略行为评估模块和风险预警模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述协同博弈能力分析单元进行分析的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述步骤a1中的预处理包括对能耗数据、时间数据、碰撞风险和卫星状态数据进行预处理，并得到预处理后的能耗数据、时间数据、碰撞风险和卫星状态数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述能耗数据预处理的计算表达式如下：
5.根据权利要求3所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述时间数据预处理的计算表达式如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述碰撞风险预处理的计算表达式如下：
7.根据权利要求3所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述卫星状态数据预处理的计算表达式如下：
8.根据权利要求3所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述步骤a2中卫星群的协同博弈能力的综合得分的表达式如下：
9.根据权利要求8所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述识别能力分析单元分析的具体表达式如下：
10.根据权利要求9所述的一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统，其特征在于：所述风险预警模块中判断是否进行数据预警的约束表达式如下：
技术总结
本发明涉及博弈决策控制技术领域，且公开了一种基于微小卫星群的分布式自主协同感知与博弈决策控制系统包括卫星群数据收集模块、卫星群数据分析模块、策略行为评估模块和风险预警模块，卫星群数据收集模块收集卫星群动态博弈过程中的各项数据，策略行为评估模块分别对卫星群数据分析模块中协同博弈能力分析单元和识别能力分析单元中的数据进行判断。该系统通过将卫星群动态博弈过程中的数据进行预处理，将预处理后的数据建立计算得出卫星群的协同博弈能力的综合得分后，结合目标识别准确性来对卫星群的识别能力分析以及是否进行数据预警的判断，来对该次卫星群动态博弈过程进行综合评价，从而确立了卫星群动态博弈过程多元化的评价。
技术研发人员：卢俊言,胡寻寻,李东禹,吴晗,郭鹏宇
受保护的技术使用者：北京航空航天大学杭州创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23