[發明專利]無人機航空作業任務分配方法及裝置

有效

• 申請號: 201710245794.1
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106873629B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 羅賀;牛艷秋;胡笑旋;朱默寧;王國強;馬華偉;靳鵬;夏維;梁崢崢;方向
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財寶

本發明涉及一種無人機航空作業任務分配方法及裝置，該方法中針對于多旋翼無人機對多塊候選農田執行作業任務的情況，首先獲取無人機、農田、噴灑任務時間窗、以及農藥等四類信息，接著根據這些信息基于預設的模型以及遺傳算法，獲得能夠使得該模型獲得最大總收益的最優解，并將該最優解作為本次作業的任務分配和航跡規劃結果。相比于現有的方式，本發明提供的方法可以自動獲得本次作業中每架無人機的任務以及航跡規劃，使得各架無人機可以按照該任務以及航跡規劃自動執行作業任務，可避免出現各架無人機彼此不協同的問題，能夠有效地提高作業效率，使得無人機作業形式應用于更廣泛的農業航空作業中。

技術領域

本發明實施例涉及無人機技術領域，具體涉及一種無人機航空作業任務分配方法及裝置。

背景技術

隨著農業機械化程度的不斷深化，無人機以其作業效率高、勞動強度小、綜合成本低等方面的優勢，迅速成為農業作業過程中一種重要的方式，已經在精量播種、植被檢測、農藥噴灑等農業航空作業中有著廣泛的應用。例如，可以利用無人機對草本植物的發芽狀況和雜草程度進行檢測，或使用無人機對稻田進行農藥噴灑來控制飛虱等等。

目前的無人機大致可以大致分為多旋翼(例如四旋翼、六旋翼或八旋翼無人機等)以及固定翼兩大類。其中多旋翼無人機以其能夠占用較小面積垂直起降、操控簡單、能夠懸停在空中等優點被較為廣泛地應用于農業作業中。

然而，由于當前多旋翼無人機作業主要是人為遙控為主，實際作業的效果受到操作員的操作水平的影響較大，且通過人為即視的方式規劃的航線與理論航線偏離嚴重，導致無人機的作業遺漏率和重復率往往偏高。且當多個操作員對多個多旋翼無人機操作時，彼此之間也缺乏協同。

此外，在利用多旋翼無人機進行農藥噴灑航空作業過程中，一般來說需要指定多架無人機在給定的一個時間窗內對多塊候選農田噴灑不同的農藥，每架無人機只能攜帶一種類型的農藥，且每塊農田只能由一架無人機執行噴灑任務。由于受到時間農田分布狀況、作業氣象狀況、農藥類型選擇等因素的限制，無人機無法對所有農田都噴灑農藥，因此如何能夠根據上述影響因素對各架無人機的作業任務以及航跡進行合理規劃，以使得噴灑后的候選區域農田的總收益最大(也即完成噴灑任務的農田藥效的總和最大)也成為了一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的一個實施例提供了一種無人機航空作業任務分配方法及裝置，用于克服現有技術中在利用多架多旋翼無人機進行作業時，主要采用人工遙控的方式，彼此之間的協同性差，且無法對各架無人機的航跡進行合理規劃以獲得最大總收益的缺陷。

第一方面，本發明實施例提供了一種無人機航空作業任務分配方法，當多架多旋翼無人機在同一時間對多塊候選農田執行作業任務時，所述方法包括：

獲取執行本次任務的一個時間窗、多旋翼無人機的信息、待噴灑農藥信息、以及所述多塊候選農田的信息；

對所述時間窗、無人機的信息、待噴灑農藥信息以及所述農田信息進行編碼，隨機生成多條染色體；在所述隨機生成的多條染色體中，篩選出滿足預設的MUAV-TW-VP-OTOP模型所定義的預設約束條件的染色體，構建所述MUAV-TW-VP-OTOP模型的初始解集；其中，所述MUAV-TW-VP-OTOP模型為使得按預設的飛行方式飛行的所述多架多旋翼無人機在此次作業任務中獲得最大總收益的目標函數；所述預設約束包括每架多旋翼無人機所飛行時長約束以及每塊農田時間窗約束；

基于預設的遺傳算法對所述初始解集進行不斷交叉和變異，直至滿足迭代次數的約束后結束交叉和變異，并在經過變異后的解集中選擇使得所述模型獲得最大總收益的最優解，并將所述最優解作為本次作業的任務分配和航跡規劃結果。

第二方面，本發明實施例還提供了一種無人機航空作業任務分配裝置，當多架多旋翼無人機在同一時間對多塊候選農田執行作業任務時，所述裝置包括：