一种无人集群系统的协同能力评估方法

本发明涉及无人集群，具体涉及一种无人集群系统的协同能力评估方法。

背景技术：

1、无人集群系统是指一定数量的无人系统根据任务分工，通过一体化通信网络实现信息共享，在一定时间与空间内完成任务的整体系统。无人集群系统由于其平台智能化、功能分布化、部署简便、组合灵活等特性，更加适合执行单一个体无法胜任的任务，已在区域侦察、突防打击、战场评估等军事领域与物流、安防、救援等民用领域得到应用。无人集群系统是未来大国军事斗争的重要手段，世界各军事强国争相发布相关研究成果，争抢该研究的制高点。

2、无人集群系统的本质属性是协同性。把数量规模优势转变为集群作战效能，其关键在于：在统一行动任务之下，集群内个体装备之间的密切协同，形成有机整体。无人集群系统的单体之间存在复杂的协同关系，对于同一个任务，不同的协同控制策略将直接导致不同的作战效果。因此，协同能力是影响无人集群系统发挥效能的关键因素。

3、科学评估无人集群系统的协同能力等级，是掌握无人集群能力底数的迫切需要。可以从场景适应性、基础协调性、控制协调性三个维度对协同能力描述评价，但具体如何开展评估，目前尚未有解决方案。

4、着眼有效区分无人集群系统的协同能力差异，有必要提出了一种无人集群协同能力评估方法，为精准、全面掌握无人集群系统的协同能力提供分级依据。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种无人集群系统的协同能力描述与等级划分方法，为精准、全面掌握无人集群系统的协同能力提供分级依据。

2、为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一种无人集群系统的协同能力评估划分方法，包括如下步骤：

4、步骤1、无人集群系统的协同能力评估指标体系构建

5、从场景适应性、基础协调性、控制协调性三个维度形成协同能力描述模型，构建无人集群系统的协同能力评估指标体系；在场景适应性方面，设定场景复杂度指标进行表征；在基础协调性方面，设定协同基础要素契合度指标进行表征；在控制协调性方面，设计协同控制能力满足度指标进行表征；

6、所述无人集群系统的协同能力评估指标体系下的一级指标包括场景复杂度、协同基础要素契合度、协同控制能力满足度；

7、所述场景复杂度的二级指标包括环境复杂度和任务复杂度；

8、所述协同基础要素契合度指标的二级指标包括要素互补度、节点互联度、信息互通度、行动互操作度；

9、所述协同控制能力满足度指标的二级指标包括任务分配能力满足度、路径规划能力满足度、编队控制能力满足度、动态组网能力满足度；

10、所述二级指标要素环境复杂度的三级指标至少包括气象复杂度、电磁复杂度、地理复杂度中的一种，二级指标任务复杂度的三级指标至少包括任务要求、任务风险、任务临机变化中的一种；

11、所述二级指标要素互补度的三级指标至少包括平台差异度、载荷差异度、任务要素完备率中的一种，二级指标节点互联度的三级指标至少包括节点平均连通度、节点最小连通度、链路建立成功率中的一种，二级指标信息互通度的三级指标至少包括端到端平均信道容量、端到端最小信道容量、端到端平均时延、端到端最大时延中的一种，二级指标行动互操作度的三级指标至少包括互操作平均时延、互操作最大时延、互操作成功率中的一种；

12、所述二级指标任务分配能力满足度的三级指标至少包括目标覆盖数量、任务分配完成时间、任务分配通信资源开销、任务分配结果合理性中的一种，二级指标路径规划能力满足度的三级指标至少包括目标覆盖数量、路径规划完成时间、路径规划通信资源开销、路径规划结果合理性中的一种，二级指标编队控制能力满足度的三级指标至少包括目标覆盖数量、队形变换完成时间、队形变换通信资源开销、队形变换结果合理性性中的一种，二级指标动态组网能力满足度至少包括可入网平台种类、平台入网成功率、网络调整平均用时、网络调整最大用时中的一种；

13、步骤2、测评数据

14、根据形成的无人集群系统的协同能力评估指标体系，测评获取三级指标的数据；

15、根据所获取的数据，通过层次分析法，逐层获得场景复杂度、协同基础要素契合度、协同控制能力满足度的评价结果：

16、根据属于同一上级指标的同层次指标的重要程度比较结果，确定所述二级指标和所述三级指标分别对应的判断矩阵；根据各判断矩阵的最大特征根、随机一致性指标对所述判断矩阵进行一致性检验，确定检验结果；当所述检验结果处于预设范围内时，根据该判断矩阵，确定该判断矩阵对应的权重系数；将各三级指标量化为0～1内的评分值，将所得三级指标权重系数与三级指标评分值计算得到二级指标评分值；

17、若所述检验结果不处于预设范围内时，调整该判断矩阵对应的各评估指标的重要性，直至所述检验结果处于预设范围内为止，再根据检验结果处于预设范围内时的情况进行后续操作；

18、步骤3、根据协同能力等级划分体系开展评价

19、根据设定的二级指标评分值与无人集群系统的协同能力评估等级的映射关系，确定同能力评估等级。

20、优选地，所述三级指标进一步分解，形成三级以上层次指标体系。

21、优选地，所述场景复杂度、协同基础要素契合度、协同控制能力满足度选取下层指标时，根据无人集群系统的类型和应用环境，从如下影响要素选取考虑：

22、场景适应性的影响要素包括气象环境、地理环境、电磁环境、任务要求、任务风险、任务临机变化因素；基础协调性的影响因素包括平台、载荷、通信频率、接口协议、互操作能力因素；控制协调性的影响因素包括任务分配协调性、路径规划协调性、编队控制协调性、动态组网协调性因素。

23、优选地，所述步骤2中，测评三级指标的数据中原始数据为定性数据的，通过专家打分进行量化。

24、优选地，所述步骤2中，测评三级指标的数据中原始数据为非百分比的数字数据的，通过归一化方法化为0～1的数值。

25、优选地，所述步骤2中，基于santy的1-9标度方法比较同层次指标、因素的重要程度。

26、优选地，根据各二级指标在0～1内的评分值将区间分为入低、中、高三个评价区间段。

27、进一步地，二级指标场景复杂度、协同基础要素契合度、协同控制能力满足度的评价结果分别映射至高、中、低三类评价中；根据各二级指标的的评价结果，将无人集群系统的协同能力评价为l1～l6等级；

28、其中，l1简单场景遥控协作、l2简单场景辅助协作、l3简单场景自主协作、l4复杂场景辅助协同、l5复杂场景自主协同、l6全场景全自主协同对二级指标场景复杂度、协同基础要素契合度、协同控制能力满足度的评价结果要求分别为：低、低、低；低、中、中：低、高、高；中、中、中；中、高、高；高、高、高；

29、对于任一等级l×，若智能集群系统的场景适应性、基础协调性、控制协调性均不低于该等级要求，则判定达到该等级，否则达不到该等级；若智能集群系统的部分二级指标高于l×等级要求，但总体达不到更高等级，则其协同能力等级仍为l×等级。

30、第二方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法。

31、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面所述的方法。

32、本发明取得的有益效果：

33、本发明给出了“场景适应性—基础协调性—控制协调性”描述模型描述无人集群系统的协同能力；并从场景复杂度、协同基础要素契合度、协同控制能力满足度三个维度，构建了无人集群协同能力的评估指标体系；最后依据该评估模型和指标体系，划分出了无人集群系统协同能力的六个等级。