基于Stackelberg安全博弈的多无人机边境巡逻问题研究

摘要：

无人机技术的发展使其在边境巡逻监测任务中承担了重要角色,而无人机续航时间的限制、多类型的越境方以及越境方的观测行为等现实因素对无人机巡逻策略的制定提出了新的难题.针对上述问题,首先构建了由多架无人机构成的巡逻方和多个越境方之间的Stackelberg安全博弈模型,其中巡逻策略和越境策略是基于所设计的有向图来描述的;进一步证明了巡逻策略与有向图上边际覆盖量之间的等价关系,进而将原博弈模型转化为了有向图最优边际覆盖的线性规划问题,并设计了两阶段映射算法;最后在仿真实验中,通过一个具体实例阐述了边际覆盖量到混合策略的转化过程,并在生成的数据集上从模型求解效率、巡逻策略的有效性和鲁棒性三方面进行了对比实验.实验结果表明转化后的模型能够有效应对指数级规模的巡逻策略给博弈求解带来的计算挑战,且能够给出具有较高质量以及较强鲁棒性的巡逻策略.

关键词：Stackelberg安全博弈、无人机、边境巡逻、非法越境活动、线性规划问题

所属期刊栏目：43

分类号：O221(运筹学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共21页

页码：889-909