[發明專利]一種多無人機測繪任務分配方法和裝置

有效

• 申請號: 201811118545.7
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109191004B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 姚佩陽;鐘赟;張杰勇;孫鵬;唐劍;王勛;焦志強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06N3/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明涉及一種多無人機測繪任務分配方法和裝置，包括：獲取多無人機測繪系統屬性信息；根據獲取的多無人機測繪系統屬性信息，確定多無人機協同執行測繪任務模型；建立無人機集合對應異質分工種群；求解異質蟻群系統，得到異質蟻群在當前迭代次數下的最優路徑；更新啟發式異質蟻群算法的信息素，通過迭代求解得到任務分配方案；本發明采用智能規劃方法對多無人機測繪任務計劃構建問題進行求解，提高搜索過程方向性；采用異質蟻群技術將求解任務分解到多個平臺，通過信息交互機制實現分布式求解，提高求解時效性；減少了不可行解的出現概率；在當前最優解基礎上以一定搜索范圍進行局部搜索，避免陷入局部最優。

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，具體涉及一種多無人機任務計劃構建方法。

背景技術

當前，無人機技術得到迅猛發展，其已廣泛應用于農業、地質、氣象、電力、測繪等民用領域和偵察探測、通信中繼、電子干擾和目標攻擊等軍用領域。以無人機執行測繪任務為例，隨著測繪環境復雜性、任務要求多樣性的不斷提高，單架無人機受傳感器數量、性能的限制，已難以滿足測繪任務；此外，單架無人機執行測繪任務的魯棒性較差，即在測繪任務需求發生變化、無人機平臺出現故障時，單架無人機無法繼續執行測繪任務，造成任務執行失敗。

多無人機協同執行測繪任務是未來無人機執行測繪任務的重要模式，多無人機協同執行測繪任務是指在無人機應急測繪資源調度問題中，裝備有不同類型遙感系統的異構無人機被應用于災后應急測繪，在此過程中，需要對空間離散的任務區域制定相應的無人機資源調度方案，即在滿足測繪任務需求、任務執行數量約束、決策變量關系約束等條件下，為無人機分配具體測繪任務方案。如圖1所示，多測繪無人機按照資源調度方案依次完成各自測繪任務。

在多無人機測繪任務計劃構建方法中，由于多無人機協同執行測繪任務決策變量為離散數值，傳統的最優化理論和方法無法求解這種離散整數規劃問題，目前主要有以下幾種求解方案：

(1)若為無人機和任務數量較少的測繪任務計劃構建問題，可采用枚舉法列出所有的任務計劃方案，從中選出使得聚合目標函數值最大的可行方案。

(2)若為無人機和任務數量較少的測繪任務計劃構建問題，可先根據傳統最優化方法對對應得連續問題進行求解，隨后采用分支定界或割平面方法進行離散化處理。

(3)采用智能規劃方法，借鑒基因遺傳、螞蟻覓食、蜜蜂采蜜等仿真原理，通過構建適應度函數和設計種群更新方法等，實現自組織迭代求解。

枚舉法僅適用于無人機和任務數量較少的測繪任務問題，分支定界和割平面方法要求求解問題具有線性特性，且計算復雜度較高，不適用于無人機和任務數量較多的測繪任務計劃構建問題。目前，遺傳算法方法被廣泛應用于各個研究領域的任務計劃生成與調整方面，但利用遺傳算法方法求解任務計劃生成與調整問題時，存在以下不足：在求解測繪任務計劃構建問題時，算法設計不針對特定問題，雖然具有通用性強的特點，但同時容易導致盲目搜索，造成搜索最優解的效率低下；遺傳算法一般只能進行集中式求解，缺乏交互機制，難以實現分布式求解，造成實時性較差；遺傳算法方法缺乏約束處理機制，每次迭代過程中，當產生違反約束情況時，一般采用罰函數法，但其設計方法過于繁瑣。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種多無人機測繪任務分配方法，包括：

步驟一：獲取多無人機測繪系統屬性信息；

步驟二：根據獲取的多無人機測繪系統屬性信息，確定多無人機協同執行測繪任務模型；

步驟三：建立無人機集合對應異質蟻群系統；

步驟四：求解異質蟻群系統，得到異質蟻群在當前迭代次數下的最優路徑；

步驟五：更新啟發式異質蟻群的信息素，通過迭代求解得到任務分配方案。