[發(fā)明專利]一種多無人機分布式合同競拍在線任務規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810457812.7
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108664038B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 席建祥;楊杰;楊小岡;范志良;侯博;王忠;鄭堂
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G06Q10/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種多無人機分布式合同競拍在線任務規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立多無人機協(xié)同巡視路徑規(guī)劃模型；具體實現(xiàn)方法如下：

步驟1.1、在該步驟中，定義如下：

定義1：N_u為無人機集合；

定義2：N_t為目標集合；

定義3：決策變量x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示無人機i執(zhí)行任務j，x_ij＝0為其他情況；

定義4：L_t為每一架無人機至多分配的任務數(shù)目；

定義5：設路徑交匯口節(jié)點集合P_e,e＝1,2,…,E；

定義6：是一個向量，第j個元素為x_ij；

定義7：無人機身份標識集目標標識集

定義8：向量表示無人機i的有序任務序列；

定義9：如果無人機i在第k點執(zhí)行任務j，p_i的第k個元素是j∈J，如果無人機i執(zhí)行的任務數(shù)少于k則為

定義10：得分函數(shù)滿足c_ij(x_i,p_i)≥0；

定義11：L_t＝1和c_ij(x_i,p_i)≡c_ij不依賴于x_i和p_i；

步驟1.2、明確目標函數(shù)：

步驟1.3、問題模型如下：

2)通過分布式合同競拍在線任務規(guī)劃算法求解巡視路徑規(guī)劃模型；具體實現(xiàn)方法如下：

步驟2.1、每一架無人機只構建一個任務包，并隨著任務分配進展而更新，持續(xù)將任務加入自己的包中直至不能添加任務；

步驟2.2、每一架無人機攜帶兩種任務列表，任務包b_i和路徑p_i，b_i和p_i不能超過最大分配任務數(shù)L_t；

步驟2.3、為無人機i沿著路徑p_i的總收益值，如果一個任務j加入了任務包b_i中，邊際增益為其中|·|表示列表的維數(shù)，表示在第一個列表的第n個元素后立即插入第二個列表中；

步驟2.4、得分函數(shù)初始化為路徑和任務包迭代更新為J_i＝arg max_j(c_ij[b_i]×h_ij)，h_ij＝||(c_ij＞y_ij)；

步驟2.5、每一架無人機攜帶四個向量：獲勝投標列表獲勝無人機列表任務包以及相應的路徑

步驟2.6、無人機根據(jù)當前任務分配集將任務加入到任務包中，如果一架無人機的投標值被超過，則會放棄該任務，在該任務之后加入任務包中的任務邊際得分就不再有效；

步驟2.7、獲勝投標列表y_i和獲勝無人機列表z_i用于任務包構建，時間戳s_i表示 無人機從編隊中其他成員中獲得的信息的更新時刻，三個向量相互通信實現(xiàn)態(tài)勢感知一致；

步驟2.8、每一刻信息進行傳輸，時間向量變?yōu)椋浩渲笑?Sub>r是信息接收時間；

步驟2.9、當無人機i接收到另一架無人機k的信息，對每一個任務而言，z_i和s_i用來確定哪一架無人機的信息是最新的，拍賣無人機i接收任務j有更新、重置、離開這三種可能的結果；

步驟2.10、如果一個投標被決策準則所改變，每一架無人機檢測所有更新的任務是否在任務包中，這些任務及其之后的所有任務都將被釋放：其中b_in表示第n個進入任務包的任務，并且

步驟2.11、在某個任務之前加入其他任務的話，在完成該任務后收益值一定不會提升，滿足對于所有的b_i,b,j滿足其中表示空缺的任務；

步驟2.12、當收益函數(shù)滿足邊際遞減的條件時，必然滿足：ifn≤m，其中b_ik是進入無人機i任務包b_i的第k個元素，因為滿足

步驟2.13、時間收益為其中λ_j＜1是任務j的條件參數(shù)，是無人機i沿著路徑p_i預計到達j點位的時間，是執(zhí)行任務j的靜態(tài)得分；

步驟2.14、時間收益表示不確定性航跡場景特征，隨著時間的推移，巡視特定節(jié)點和路徑規(guī)劃收益的期望值會下降，即一架無人機沿著一條更長的路徑，到達每一個任務的時間相對較短路徑而言就會推遲，進一步產(chǎn)生低效收益。