[發明專利]一種基于性能影響算法的多無人機任務重分配方法

有效

• 申請號: 202110085669.5
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112926827B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張安;楊咪;畢文豪;王雨農;張百川
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種基于性能影響算法的多無人機任務重分配方法，針對動態環境中兩種動態事件：新任務的添加、舊任務信息的變化，在動態環境下以較少的通信量與計算量完成對動態事件的快速響應。本發明提出了一個可根據動態事件類型確定響應方法的框架，并在基本性能影響算法的基礎上修改了任務添加的標準，使更多任務可以在更短的時間內被分配，同時提出了一個子團隊形成機制，使得部分無人機釋放部分已經分配的任務來響動態事件，在考慮原有任務分配方案的基礎上大大降低了計算資源和通信資源的消耗，通過實例驗證了本專利所提算法的有效性。

技術領域

本發明涉及多無人機任務分配領域，尤其是在動態環境下的任務重分配方法。

背景技術

近年來，無人機種類越來越多，任務類型越來越廣泛，單架無人機由于有限的載荷和飛行能力已無法獨自完成復雜任務環境中的多類型任務，因此采用多無人機協同完成各類復雜任務已成為必然趨勢，其中任務分配技術是多無人機協同執行任務的關鍵技術之一。而在動態環境下，任務的狀態信息會隨著動態環境的變化而不斷更改，導致在靜態環境下求解的原始任務分配方案不能執行。

現階段的多無人機任務分配問題研究主要面向靜態及已知的環境信息，而忽略了動態環境中各類突發事件對原有任務分配方案的影響將會導致原有方案不能執行的事實。除此之外，現有的任務分配方法在求解重分配問題時都忽略了原始已得到的多無人機任務分配方案，導致計算資源和通信資源的增加，求解效率不高，難以適應動態環境中的實時性要求，使得現有的許多多無人機任務重分配算法難以直接應用到實際的動態任務環境中。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于性能影響算法的多無人機任務重分配方法。為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于性能影響算法的多無人機任務重分配方法，針對動態環境中兩種動態事件：新任務的添加、舊任務信息的變化(包括變化的位置信息、執行時常信息和最晚開始執行時間信息)，在動態環境下以較少的通信量與計算量完成對動態事件的快速響應。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟1：設任務環境中有N_t個任務，N_u個無人機，首先通過任務分配算法，根據任務環境中的無人機和任務的實際信息得到初始靜態環境下任務預分配方案即確定每個無人機v_i的任務列表和列表中每個任務的開始時間以及所有無人機都獲得相同的針對所有任務的移除性能影響值列表和所有任務的獲勝無人機列表其中每個任務的移除性能影響值γ_i,k由公式(1)確定：

其中表示從任務列表a_i中刪除任務t_k，表示當無人機v_i順著自身的任務列表a_i執行任務t_k時獲得的回報，為根據任務t_k對整個任務的重要性而確定的任務靜態回報；β_i,k為獲勝無人機列表中無人機v_i認為任務t_k被分配給的無人機序號，根據每個無人機已分配的任務列表推測得到；