[發明專利]一種多無人機自動作業調度系統及調度方法

有效

• 申請號: 202110934454.6
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113379172B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 尹彥卿;劉勝君;羅偉;陳夢云
• 申請（專利權）人: 中航金城無人系統有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/30;G08G5/00
• 代理公司: 南京冠譽至恒知識產權代理有限公司 32426
• 代理人: 夏恒霞

1.一種基于多無人機自動作業調度系統的調度方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取調度區域內的基礎信息，并根據以上基礎信息準備出本區域內的可用飛行區域網格Grid、飛行安全性評價網格Safety、備降場選取網格Backup以及在系統剛開始運行時初始化的熟路網格Familiar；

S2、調度服務器接收用戶輸入的期望飛行航路點，區域調度中心根據不同的配置策略，選擇最合適的執飛無人機，依照飛行能量需求以及Grid、Safety和Familiar網格的取值，自動生成多條基于不同策略配置的飛行任務計劃，并為不同的航段設置備降場；

系統接收到用戶輸入的期望飛行航路點后，所述飛行任務計劃的生成方式如下：

S201、通過Grid網格，檢查用戶輸入的航路點或航線是否在不可飛行區內，若處于不可飛行區，則報錯并返回，請用戶重新檢查輸入條件；

S202、根據用戶設置的航線起點，將所有的進離場航線集合按照進離場點距離該起點的距離排序，選取距離最近的航線作為本次任務使用的進離場航線；若該機場內的無人機處于不可用狀態，則按照距離依次向下查詢，直到選中一臺可用的無人機及其進離場航線，將選中的進離場點P加入飛行航點集合，W為Waypoints的縮寫，W₁即表示航線1，W₂表示航線2，以此類推W_n表示航線n；

S203、按照從起點到各個飛行航路點的順序，逐個生成任務航線段：

定義一段長度為L個網格的航線段Waypoints的代價函數如下：

式中，Cost函數為綜合代價函數，其為地形代價函數、能量代價函數、安全代價函數、熟路代價函數之和，能量代價、安全代價、熟路代價分別有對應的權重系數、與；

所述地形代價、安全代價及熟路代價均采用靜態數值，所述能量代價根據和之間的關系動態計算：

按照不同的策略配置調節綜合代價函數各權重之間的關系，分別生成時間優先、安全優先及熟路優先的不同策略，對每個必經航路點對分別按照時間優先策略、安全優先策略及熟路優先策略，使用Dijkstra算法搜索出從到的加權最短路徑，點與點之間的權重即為綜合代價函數Cost；對航線中的每個網格，從backup網格中查詢出對應的備降點，最終生成多條飛行任務計劃；

S3、區域調度中心和調度服務器將自動生成的多條飛行任務計劃返回給用戶，由用戶決策使用哪一條航線，最后將用戶選取的飛行任務計劃發送到選定的無人機場和無人機，啟動執行任務。

2.根據權利要求1所述的一種基于多無人機自動作業調度系統的調度方法，其特征在于，所述基礎信息包括：無人機和無人機場部署位置、備降場位置、通訊站部署位置和本區域的三維地理模型。

3.根據權利要求1所述的基于多無人機自動作業調度系統的調度方法，其特征在于，所述不可飛行區通過如下方法獲得：

（1）獲取可用服務區域：

根據各機場位置及無人機最大飛行半徑，獲取由無人機性能限制的最大服務區：，

其中，和分別表示機場x方向坐標和y方向坐標，distance就是兩點之間的歐幾里得距離函數，是無人機飛行性能限制的最大飛行距離；

根據各備降點位置及無人機應急續航里程限制得到的最大安全飛行區域：,

其中，和分別表示備降場x方向坐標和y方向坐標，是緊急情況下無人機的最大飛行距離；

取兩者交集，記為可用服務區；

（2）取本區域的三維測繪模型并將其網格化，將網格初始化，獲取本區域的立體可用飛行空間：

記整個區域的寬度為width，長度為length，高度為height，取合適的空間分辨率resolution，整個區域的地形障礙可用地形三維網格Grid[i,j,k]表示，其中，網格中存儲的值為其不可飛行區；

根據飛行器的定位性能及網格劃分精度，設定一個最小安全間距，及無人機與最近的障礙物所必須保持的最小距離并體現在網格中：

若Grid[i,j,k]=0，則判斷點(i,j,k)屬于立體可用飛行空間。

4.根據權利要求3所述的基于多無人機自動作業調度系統的調度方法，其特征在于，所述網格初始化操作方式為：。