[發明專利]一種多無人機分布式合同競拍在線任務規劃方法有效
| 申請號： | 201810457812.7 | 申請日： | 2018-05-14 |
| 公開（公告）號： | CN108664038B | 公開（公告）日： | 2021-01-22 |
| 發明（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 |
| 地址： | 710025 陜西*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 無人機 分布式 合同 競拍 在線 任務 規劃 方法 | ||
本發明公開了一種多無人機分布式合同競拍在線任務規劃方法，包括以下步驟：1)建立多無人機協同巡視路徑規劃模型；2)通過分布式合同競拍在線任務規劃算法求解巡視路徑規劃模型。本發明充分考慮異構多無人機性能及任務執行需求，建立了問題模型，并提出完全分布式合同競拍在線任務規劃算法對問題進行求解，實現多無人機快速任務規劃。
技術領域
本發明屬于多無人機協同任務規劃領域，具體涉及一種多無人機分布式合同競拍在線任 務規劃方法。
背景技術
多無人機協同巡視任務規劃技術，主要包括協同任務分配技術和路徑規劃技術。任務分 配是指根據無人機資源類型、數目及任務區屬性，在一定的約束條件下，如航程航時約束、 傳感器性能約束、任務時間窗約束等，定義巡視收益目標函數，將任務序列分配給不同的無 人機，實現目標函數收益最大；協同航跡規劃問題是指在已知、部分已知或未知信息的環境 中，預先規劃出從各個無人機起始點到對應目標點，可以繞過途中各種威脅區和障礙物，安 全、可靠、相互無碰撞，且同時滿足無人機自身約束條件和協同約束限制的多條可行飛行航 跡，類似于多旅行商問題(Multiple Travelling Salesman Problem，MTSP)。多無人機協同巡視 任務規劃問題本質上是一個優化問題，即將不同的巡視任務在時間、空間上最合理地分配給 每架無人機，以最小的代價高質量完成任務。
發明內容
為克服傳統多無人機在線任務規劃算法所存在的收斂性無法保證、收斂速度慢的問題， 本發明提供了一種多無人機分布式合同競拍在線任務規劃方法，該方法充分考慮異構多無人 機性能及任務執行需求，建立了問題模型，并提出完全分布式合同競拍在線任務規劃算法對 問題進行求解，實現多無人機快速任務規劃。
本發明采用如下技術方案來實現的：
一種多無人機分布式合同競拍在線任務規劃方法，包括以下步驟：
1)建立多無人機協同巡視路徑規劃模型；
2)通過分布式合同競拍在線任務規劃算法求解巡視路徑規劃模型。
本發明進一步的改進在于，步驟1)的具體實現方法如下：
步驟1.1、在該步驟中，定義如下：
定義1：Nu為無人機集合；
定義2：Nt為目標集合；
定義3：決策變量xij∈{0,1}，xij＝1表示無人機i執行任務j，xij＝0為其他情況；
定義4：Lt為每一架無人機至多分配的任務數目；
定義5：設路徑交匯口節點集合Pe,e＝1,2,…,E；
定義6：是一個向量，第j個元素為xij；
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點執行任務j，pi的第k個元素是j∈J，如果無人機i執行的任務數少于k則為
定義10：得分函數滿足cij(xi,pi)≥0；
定義11：Lt＝1和cij(xi,pi)≡cij不依賴于xi和pi；
步驟1.2、明確目標函數：
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