[發明專利]一種基于健康狀態的無人機系統任務規劃方法及裝置

有效

• 申請號: 202110405457.0
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113360276B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王曉紅;孫雅寧;王立志;范文慧;李大偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明公開了一種基于健康狀態的無人機系統任務規劃方法及系統。該方法包括：獲取無人機系統要執行的所有任務；根據要執行的所有任務確定任務執行次序集合；所述任務次序集合包括執行所有任務的全部次序；計算所述無人機系統按照所述任務次序集合執行完所有任務的健康損失值；選擇健康損失值最小時對應的任務執行次序，為最優任務執行次序，完成任務規劃。本發明根據無人機健康狀態和任務跟進判斷，優化任務順序使得任務分配更合理準確，進而提高無人機可靠順利完成任務的概率。且求解得到任務執行順序的最優方案，使得無人機在任務完成時的健康狀態最佳。使無人機在執行任務后健康狀態損失最少意味著任務成本和維修成本降低。

技術領域

本發明涉及無人機系統技術領域，特別是涉及一種基于健康狀態的無人機系統任務規劃方法及裝置。

背景技術

隨著無人機技術的發展，其可執行的任務類型和使用場景逐漸多樣化，以偵察監視的長航時無人機應運而生。對于長航時無人機來說，其執行任務的順序是其它規劃功能的基礎，現有的大量研究集中在如何得到任務執行序列以及計算方法的開發，沒有考慮外界環境等因素對無人機可靠性的影響，默認無人機本身的健康狀態在整個任務執行過程中沒有變化。但在真實情況中，隨著任務執行時間的增加、任務的執行程度以及環境的變化，無人機的健康狀態會隨之發生變化。因此，有必要對整個無人機系統的健康狀態進行量化評價，以指導其采取相應方案順利完成任務是十分必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于健康狀態的無人機系統任務規劃方法及裝置，使得無人機在任務完成時的健康狀態最佳，提高無人機可靠順利完成任務的概率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于健康狀態的無人機系統任務規劃方法，包括：

獲取無人機系統要執行的所有任務；

根據要執行的所有任務確定任務執行次序集合；所述任務次序集合包括執行所有任務的全部次序；

計算所述無人機系統按照所述任務次序集合執行完所有任務的健康損失值；

選擇健康損失值最小時對應的任務執行次序，為最優任務執行次序，完成任務規劃。

進一步地，計算所述無人機系統按照所述任務次序集合執行完所有任務的健康損失值，具體包括：

計算所述無人機系統執行各任務之后的累加應力；

根據所述累加應力計算所述無人機系統執行各任務之后的健康損失值；

將所述無人機系統執行各任務之后的健康損失值求和，得到執行完所有任務的健康損失值。

進一步地，健康損失值的計算公式如下：

其中，表示無人機系統在不同時刻t執行任務A_i后的健康損失值， H(t)表示無人機系統在不同時刻t的健康狀態值，d(s)表示累加應力，l表示無人機系統的失效閾值參數，y₀表示初始退化參數，Φ表示取正態分布值，σ表示標準差。

本發明還包括了一種基于健康狀態的無人機系統任務規劃系統，包括：

任務獲取模塊，用于獲取無人機系統要執行的所有任務；

任務執行次序集合確定模塊，用于根據要執行的所有任務確定任務執行次序集合；所述任務次序集合包括執行所有任務的全部次序；

健康損失值計算模塊，用于計算所述無人機系統按照所述任務次序集合執行完所有任務的健康損失值；

最優任務執行次序選擇模塊，用于選擇健康損失值最小時對應的任務執行次序，為最優任務執行次序，完成任務規劃。