[發明專利]一種多任務蜂群的協同資源調度方法

有效

• 申請號: 202110040232.X
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112698637B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 劉永廣;劉喬輝
• 申請（專利權）人: 廣東輕工職業技術學院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 廣東省暢欣知識產權代理事務所(普通合伙) 44631
• 代理人: 耿佳

一種多任務蜂群的協同資源調度方法，通過每個子蜂群根據動態需求變化利用計算介數中心性betweenness最大的節點作為決策節點的位置，可以更多的和其他子蜂群進行交互，便于從其他子蜂群申請無人機資源，進行子蜂群間的資源調配，本發明無需移動自組網協議和過多信令交互，保證了資源調度的實時性。在蜂群執行任務過程中發現資源不足時，能夠及時調度其他無人機資源，保障任務的順利執行。

技術領域

本發明涉及無人機調度領域，具體是一種多任務蜂群的協同資源調度方法。

背景技術

當前無人機蜂群的一個主要應用是執行多任務系統，一個大規模的外出蜂群可以同時執行環境監測、偵查、輔助通信等多項任務，并且可以在很少地面干預下形成協作自治系統。

MILP模型具有較強的可擴展性，是目前應用較為廣泛的一類模型，但此模型適合解決小規模問題；MTS模型將任務分配問題轉化為多旅行商問題，但沒有考慮任務的異構性；MVRP模型可以更方便地描述任務的時間相關約束，但未考慮無人機的運動學特性；Shima等提出了針對典型的偵查、打擊、評估任務的CMTAP模型，適用于解決無人機執行有次序約束任務的優化問題，但其并未考慮異構無人機攜帶彈藥火力不同對任務分配的影響。

上述傳統單一任務模型利用傳統經典建模方法將多無人機任務分配問題抽象化描述，優點在于這些經典模型已經能夠被現有算法很好的求解，這樣一來所求問題在一定程度上得到了解決；但是這樣的求解思路只適用于無人機執行單一任務的情況，而在實際戰場環境中往往需要多無人機進行多類型任務，此時再用以上的求解思路將很難適用。

當前的技術方案主要停留在理論研究和分析層面，其主要缺點有三個：

一是為了提高資源的利用率，算法復雜度高，而無人機蜂群系統在飛行過程中的的決策實時性要求很高，如此高的計算復雜度難以在高動態飛行過程中獲得利用；

二是這些算法多是靜態分配算法，在蜂群飛行前做集中式規劃，但實際應用中，往往執行某個任務的子蜂群在執行任務中才發現資源預留不足，需要從其他子蜂群調度相應的資源，這種動態的需求現有算法無法解決。

三是已有方案往往從ad hoc組網角度去研究，把無人機蜂群進行了分簇，并且為了調度資源往往使用簇間路由，而高移動的自組網路由延遲太大，無法滿足資源實時調度的需要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多任務蜂群的協同資源調度方法，可以有效解決上述背景技術中提出的問題。

為解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：一種多任務蜂群的協同資源調度方法，包括：

S1：起飛前初始化蜂群任務，劃分子蜂群并設定蜂群飛行編隊模型；

S2：無人機在飛行過程中通過控制報文進行信息交換；

S3：無人機子蜂群通過介數中心性定義：

選擇資源調配的決策節點；其中：C_B(v)為節點V的介數中心性，σ_st(v)表示經過節點v的s→t的最短路徑條數，σ_st表示s→t的最短路徑條數；

S4：決策節點更新，統計子蜂群的需求并向控制中心發出資源需求計劃；

S5：控制中心向蜂群廣播資源需求；

S6：無人機響應需求，發送申請報文給控制中心；

S7：決策節點按照響應順序，選擇需要的無人機數量，按照隊形編隊原則，計算每個節點的新位置，并通知各節點到達新的位置集合；

S8：接到通知的節點飛抵新的位置，接受子蜂群下發的任務，開始協同執行新任務。