[發明專利]一種基于分簇的群體多任務分配方法及存儲介質

有效

• 申請號: 202010773141.2
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111784211B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 張耀鴻;包衛東;歐陽佶;朱曉敏;王吉;高雄;張雄濤;陶晶晶;吳夢
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李博瀚

本發明提供了一種基于分簇的群體任務分配方法及存儲介質，在群體發現多個目標任務后，對群體進行分簇，在各個簇之間，通過簇頭進行通信，所述簇頭將各自的任務排序信息進行交互，以在執行任務出現沖突時，相鄰的兩個簇頭之間進行協商，以確定其中的一個簇去執行當前所述相沖突的目標任務，另一個簇去執行其它所述目標任務。因此，本發明提供的所述群體的任務分配方法不需要逐個分配任務序列，提高了群內的協作效率。同時，簇成員只需要與它的鄰居進行交互。整個決策和分發過程既不需要一個集中的任務規劃中心，也不需要全局通信條件，從而避免了集中式任務規劃中心對群體造成的脆弱性，克服了全局信息的條件約束。

技術領域

本發明屬于無人系統任務分配技術領域，具體是涉及一種基于分簇的群體多任務分配方法及存儲介質。

背景技術

對于無人群體合理有效地分配多項任務是一項艱巨的工作，目前對所述無人群體進行多項任務分配時通常需要一個集中式的規劃中心來維持整個群體的行動?，F有技術一提出了一種集中式遺傳算法，該算法可以快速找到一種好的解決方案，以解決任務分配問題。但是，現有技術一在初始化分配方案集時需要全局認知，這在現實中很難實現。現有技術二提出了一種快速分配移動目標給無人機集群的算法，這種方法需要在無人機執行任務之前離線計算任務區域中任何一對頂點之間的最短路徑，計算完成后，根據任務執行過程中目標識別的結果分配適當的無人機。因此，現有技術二通常需要功能強大的集中平臺。另外，在一些在線任務分配機制中也需要集中的任務計劃者，例如現有技術三提供的在協調無人飛行器小組的計劃時，人機將充當指揮節點并利用“人”的經驗向無人飛行器小組下達指令，或者通過地面控制站進行監視和指揮，收集目標信息后，無人機共享情況信息，地面站給出了關鍵操作指令。現有技術三中，無人機群非常脆弱，因為一旦計劃者的功能受到限制，整個系統的功能就會癱瘓。為了解決這個問題，出現了有技術四，其為一種分布式拍賣算法，該算法使用在市場上追求利潤最大化的策略來分配任務，這可以有效地產生次優解決方案，由于在拍賣過程中傳遞了有關投標的數字信息，因此整個通信鏈路上的負載壓力很小。然而，現有技術四中的算法需要作為拍賣人的中央系統來接收和評估每個投標人的投標信息，沒有連接的網絡，所有競標者的競標信息都不會傳遞給拍賣人。在局部通信條件下，無人機群體往往難以達到這一目標。此外，在多個任務的情況下，現有技術四的算法通常只能通過順序拍賣分配。每次拍賣都將一個任務分配給一個人，直到所有任務都分配到。因此，現有技術四的任務分配過程耗時長，難以應對動態環境。

為了克服集中式任務分配和拍賣式任務分配方式需要全局通信的缺點，有研究學者提出了一些新的思路，現有技術五中設計了基于遺傳算法框架的flocking模型來解決機器人集結的問題，通過經典遺傳算法優化參數和適應度函數，將不同的角色分配給不同的機器人，使群體能夠適應不同的情況，達到自主導航的目的?，F有技術六為一種基于追蹤的層次基因調控網絡(TH-GRN)模型，它可以幫助機器人群體在有限的環境中產生自適應的模式?，F有技術七通過基于協作的基因調控網絡來處理群體執行目標誘捕任務的問題，它利用距離感產生的蛋白質濃度來形成誘捕模式，群體機器人可以與其他機器人甚至障礙合作，以完成包圍目標的任務?，F有技術五至七，通常不需要中心節點，在不需要全局信息的情況下，可以實現一定規模的無人系統任務分配和規劃協調。但目前主要應用于小區域搜索等簡單任務場景，未來大尺度、多任務分配的場景應用還需要進一步研究和完善。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于分簇的群體多任務分配方法及存儲介質，以解決現有的任務分配方法需要中心節點、需要全局信息，以及分配速度慢以及無法適應大尺度、多任務分配的場景應用的問題。

一種基于分簇的群體多任務分配方法，包括：

步驟1：所述群體中的各個個體搜索多個目標任務，