[發明專利]多無人機執行多任務的分配方法及裝置

在審

• 申請號: 201710389675.3
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107169608A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 羅賀;梁崢崢;胡笑旋;朱默寧;王國強;馬華偉;靳鵬;夏維;牛艷秋;方向
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N3/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩

1.一種多無人機執行多任務的分配方法，其特征在于，包括：

S1、獲取多個無人機和多個目標點的位置信息，以及所述多個無人機和風場的運動參數；

S2、根據所述多個無人機和所述多個目標點的位置信息和預設遺傳算法，構建初始種群，所述初始種群中的每個染色體均包括無人機數量的歐式飛行路徑且各條歐式飛行路徑均由不同無人機完成；

S3、根據所述初始種群、無人機和風場的運動參數確定無人機飛行狀態和無人機完成歐式飛行路徑的航跡段的航行時間，根據所述航跡段的航行時間和MUAV-VS-EVRP模型獲取初始種群中染色體對應的所有無人機完成任務時間；

S4、基于遺傳算法，對初始種群中染色體進行交叉、變異處理，并在達到預定迭代次數后，選取所有無人機完成任務時間最短的染色體作為所述無人機的最優任務分配方案；

其中，S3包括：

每個染色體對應的歐式飛行路徑根據其目標點被訪問順序將所述飛行路徑分為多個航跡段；

根據每個航跡段對應的起始點的坐標以及終止點的坐標，結合風場參數確定無人機飛行狀態，進而獲取所述無人機完成所述航跡段的航行時間；

根據每個航跡段對應的起始點的坐標以及終止點的坐標，結合風場參數確定無人機飛行狀態，進而獲取所述無人機完成所述航跡段的航行時間；

所述根據每個航跡段對應的起始點的坐標以及終止點的坐標，結合風場參數確定無人機飛行狀態，進而獲取所述無人機完成所述航跡段的航行時間，包括：

采用以下公式計算獲取無人機U_i由目標點T_j出發飛至目標點T_k航跡段的航行時間：

其中，U_i表示執行上述任務的無人機，U表示無人機集合，T_j為起始點，T_k為終止點，T表示目標點的集合,V_gⁱ為無人機U_i在上述兩目標點間的地速；

采用以下公式計算獲取無人機U_i的地速：

其中，V_aⁱ表示空速大小，β_aⁱ表示空速航向角，V_gⁱ表示地速的大小，β_gⁱ表示地速航向角，表示風速大小，表示風向；

采用以下公式計算獲取無人機U_i在T_j和T_k兩點間的歐氏距離：

其中，X,Y分別表示對應目標點橫、縱坐標；

所述根據所述航跡段的航行時間和MUAV-VS-EVRP模型獲取初始種群中染色體對應的所有無人機完成任務時間，包括：

根據MUAV-VS-EVRP模型獲取所有無人機完成任務時間：

其約束條件為：

其中，T表示無人機目標點的集合，T₀表示UAVs的起點，表示無人機由目標點T_j出發飛至目標點T_k的航行時間，是一個二元決策變量，且當經T_j飛行至T_k時，則的值為1，否則的值為0，N_T表示目標點的數量,N_U表示無人機的數量。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述多個無人機和所述多個目標點的位置信息和預設遺傳算法，構建初始種群包括：

根據預設遺傳算法的編碼方式進行染色體編碼生成預定規模的初始種群；所述染色體由目標點信息和無人機信息組成；其中所述目標點屬于集合T₀表示UAVs的起點，N_T表示目標點數量，無人機屬于集合N_U表示無人機數量；

所述染色體第一行為所述目標點的隨機全排列，第二行為根據無人機集合為每個目標點隨機選取對應的無人機，且需保證無人機集合中的無人機全部至少被選擇一次。