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内容介绍

PRISM是一种概率模型检测器，用于对概率系统进行建模、验证和分析。它可用于建立和验证各种系统，包括通信协议、嵌入式系统、生物学系统等。

PRISM模型使用概率性质和状态转移系统建模语言，可以处理具有不确定性和随机性的系统。通过指定系统的状态和可能的转移，以及状态上的概率性质，可以进行属性验证、性能分析和参数合成等任务。

在无人机控制领域，PRISM模型可以用于建立无人机行为模型、环境模型和人-机交互模型，以验证无人机控制策略的正确性和性能保证。它可以用来分析无人机的行为、路径规划、航迹跟随、碰撞避免和决策制定等问题。

基于PRISM（Probabilistic Reactive InSiMulation）模型实现无人机的目标搜索和避碰可以通过以下步骤实现：

1. 配置无人机系统：确定无人机系统的硬件配置和传感器设置。这包括选择适当的无人机平台、安装相关传感器（如雷达、摄像头、激光测距仪等）以配置通信模块。
   
2. 目标搜索策略设计：根据任务需求和搜索目标，设计无人机的目标搜索策略。这可以基于遗传算法、贪心算法或其他优化方法来确定无人机的搜索路径和行为。
   
3. 传感和感知：利用传感器获取环境信息，如目标位置、障碍物位置、地形信息等。使用感知算法进行目标检测、跟踪和障碍物识别。
   
4. 定位与航迹规划：基于感知结果和目标搜索策略，进行无人机的定位和航迹规划。确定无人机的当前位置，并计算移动到目标位置或规避障碍物的最佳路径。
   
5. PRISM模型应用：根据PRISM模型，计算不同路径的危险性概率。对于搜索过程中的潜在危险路径，根据风险评估调整无人机的航迹。
   
6. 避碰与规避策略：程中，根据PRISM模型的风险评估和预测，实施避碰与规避策略。可以使用动态路径规划、速度调整、姿态控制等方法，确保无人机与障碍物或其他无人机的安全距离。
   
7. 实时控制与监控：基于控制算法和无人机系统，实施实时控制方式以执行目标搜索和避碰策略。同时，监控无人机状态、环境变化和传感器数据，及时更新决策。
   
8. 仿真与优化：进行仿真实验，评估基于PRISM的无人机目标搜索和避碰策略的性能和鲁棒性。根据仿真结果进行调优和优化。
   

需要注意的是，基于PRISM模型的无人机目标搜索和避碍缀技术涉及传感器融合、控制器设计和决策算法等多个方面。具体的实现方法和步骤可能会因实际需求、环境条件和任务要求而有差异，并需要综合考量飞行安全、可靠性和实性等因素。

部分代码

% Get probabilities and averages of continuous-time model from collected% datafunction AverageProperties(SaveFile)% close all% clearvars -except h GlobalTime Count Run Runs SaveFile Data Agents Environment Sim% clcfprintf('Averaging properties for all runs...\n\n')% Load datasetload(SaveFile)%% BASIC PROPERTIES% Numbers of runs averagedProps.NumRuns = length(AllProps);% Average mission timeProps.AvgMissionTime = sum(cat(1,AllProps.MissionTime))/length(AllProps);% Mission success probabilityProps.MissionSuccess = sum(cat(1,AllProps.MissionOutcome))/length(AllProps);%% RUN LOOP% Initialise arraysTotalStateTimes = {};TotalStateDistances = {};TotalStateTransitions = {};TotalSystemsFault = [0 0];TotalActuatorFault = [0 0];TotalGrabberFault = [0 0];% Loop runsfor i = 1:length(AllProps) % STATE-SPECIFIC PROPERTIES ------------------------------------------- % Loop states for j = 1:size(AllProps(i).AvgStateTimes,1) % Current state% CurrentState = AllProps(i).AvgStateTimes{j,1}; CurrentState = AllProps(i).TotalStateTimes{j,1}; % Current time% CurrentTime = AllProps(i).AvgStateTimes{j,2}; CurrentTime = AllProps(i).TotalStateTimes{j,2}; % Current total CurrentTotal = AllProps(i).TotalStateTimes{j,3}; % Current distance% CurrentDistance = AllProps(i).AvgStateDistance{j,2}; CurrentDistance = AllProps(i).TotalStateDistance{j,2}; % Check if current state already exists in total matrix if isempty(TotalStateTimes) || ~ismember(CurrentState,TotalStateTimes(:,1)) % If state doesn't exist, add it and initialise with first % total TotalStateTimes{end+1,1} = CurrentState; TotalStateTimes{end,2} = CurrentTime;% TotalStateTimes{end,3} = 1; TotalStateTimes{end,3} = CurrentTotal; TotalStateDistances{end+1,1} = CurrentState; TotalStateDistances{end,2} = CurrentDistance;% TotalStateDistances{end,3} = 1; TotalStateDistances{end,3} = CurrentTotal; else % If state exists, add current value to total % Get index of current state in array k = find(ismember(TotalStateTimes(:,1),CurrentState)); % Add to counter TotalStateTimes{k,2} = TotalStateTimes{k,2} + CurrentTime;% TotalStateTimes{k,3} = TotalStateTimes{k,3} + 1; TotalStateTimes{k,3} = TotalStateTimes{k,3} + CurrentTotal; TotalStateDistances{k,2} = TotalStateDistances{k,2} + CurrentDistance;% TotalStateDistances{k,3} = TotalStateDistances{k,3} + 1; TotalStateDistances{k,3} = TotalStateDistances{k,3} + CurrentTotal; end end % STATE TRANSITIONS --------------------------------------------------- for j = 1:size(AllProps(i).StateTransitions,1) % Current pair CurrentPair = AllProps(i).StateTransitions(j,:); % Check if current pair already exists in total matrix if isempty(TotalStateTransitions) || ~any(all(ismember(TotalStateTransitions(:,1:2),CurrentPair(1:2)),2)) % If state pair doesn't exist, add it and initialise it with % first total TotalStateTransitions(end+1,:) = CurrentPair; else % If state pair exists, add current value to total k = find(all(ismember(TotalStateTransitions(:,1:2),CurrentPair(1:2)),2)); % Add to counter TotalStateTransitions{k,3} = TotalStateTransitions{k,3} + CurrentPair{3}; end end % AVERAGE OCCURRENCE OF FAULTS ---------------------------------------- % Systems fault TotalSystemsFault = TotalSystemsFault... + [sum(AllProps(i).SystemsFault) length(AllProps(i).SystemsFault)]; % Actuator fault TotalActuatorFault = TotalActuatorFault + [AllProps(i).ActuatorFault 1]; % Grabber fault TotalGrabberFault = TotalGrabberFault + [AllProps(i).GrabberFault 1]; end%% AVERAGE TOTALLED DATA% Get average of each state, ignoring cases where the state did not occurfor j = 1:size(TotalStateTimes,1) Props.AvgStateTimes{j,1} = TotalStateTimes{j,1}; Props.AvgStateTimes{j,2} = TotalStateTimes{j,2}/TotalStateTimes{j,3}; Props.AvgStateDistances{j,1} = TotalStateDistances{j,1}; Props.AvgStateDistances{j,2} = TotalStateDistances{j,2}/TotalStateDistances{j,3}; end% Get average occurrences of state transitionsProbStateTransitions = TotalStateTransitions;for j = 1:size(TotalStateTransitions,1) NextStates = TotalStateTransitions(ismember(TotalStateTransitions(:,1),TotalStateTransitions(j,1)),2); TransOcc = TotalStateTransitions(ismember(TotalStateTransitions(:,1),TotalStateTransitions(j,1)),3); TransOcc = sum(cat(1,TransOcc{:})); ProbStateTransitions{j,3} = TotalStateTransitions{j,3}/sum(TransOcc); end% Sort state transitionsProps.ProbStateTransitions = sortrows(ProbStateTransitions,1);% Average occurrence of systems faultProps.ProbSystemsFault = TotalSystemsFault(1)/TotalSystemsFault(2);% Average occurence of actuator faultProps.ProbActuatorFault = TotalActuatorFault(1)/TotalActuatorFault(2);% Average occurence of actuator faultProps.ProbGrabberFault = TotalGrabberFault(1)/TotalGrabberFault(2);%% SAVE AVERAGED DATA TO SAVE STRUCTUREsave(SaveFile,'Props','AllProps')

运行结果

参考文献

[1] 张立鹏,赵建辉,肖永德.基于最大可知度的无人机协同搜索控制方法[J].电光与控制, 2014, 21(11):8.DOI:10.3969/j.issn.1671-637X.2014.11.007.

[2] 刘振,胡云安,史建国.无人机动态目标搜索的建模及求解[J].电光与控制, 2013, 20(11):6.DOI:CNKI:SUN:DGKQ.0.2013-11-002.

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