[發明專利]一種無人機協同任務規劃方法

在審

• 申請號: 202210630116.8
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114815898A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 柴蓉;李軒;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 方鐘苑

1.一種無人機協同任務規劃方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1：建立無人機模型，包括任務資源模型和無人機任務能力模型；

S2：建立任務模型，包括確定任務模型和未知任務模型；

S3：建模任務區域分配變量及任務分配變量；

S4：建模無人機資源分配比例；

S5：建立任務收益模型，包括任務執行收益和未知任務檢測收益；

S6：建模無人機協同任務規劃約束條件，包括任務區域分配約束、任務分配約束以及無人機約束；

S7：基于任務收益最大化確定無人機任務分配、檢測功率及軌跡規劃策略。

2.根據權利要求1所述的無人機協同任務規劃方法，其特征在于，步驟S1中，建立無人機模型，具體包括：N個無人機，定義U_n表示第n個無人機，1≤n≤N；無人機需執行多種類型任務，令Y表示任務類型總數；無人機執行任務需消耗相應任務資源，執行不同類型任務所需任務資源不同；定義ξ_n,y表示U_n所攜帶第y種類型任務的初始資源量，其中，表示U_n攜帶第y種類型任務的最大資源量；令σ_n,y∈{0,1}表示無人機任務能力標識，若σ_n,y＝1，表示U_n具有執行第y種類型任務的能力；否則，U_n無法執行第y種類型任務，1≤n≤N，1≤y≤Y；

假設將系統時間劃分為長度相等的時隙，令L表示時隙總數，每個時隙長度為τ；定義表示為無人機的位置序列，其中，表示U_n在第t個時隙的位置向量。

3.根據權利要求2所述的無人機協同任務規劃方法，其特征在于，步驟S2中，建立任務模型，具體包括：任務分布于不同任務區域，令A_m表示第m個任務區域，1≤m≤M，其中，M表示任務區域總數，假設A₀表示無人機的起飛區域，A_M+1表示無人機的降落區域；各任務區域均存在確定任務，確定任務在執行前其屬性已知；無人機在執行任務過程中需檢測判斷是否存在未知任務，未知任務經成功檢測后無人機能確定其任務屬性；

確定任務模型：令T_m,k表示任務區域A_m中的第k個任務，1≤m≤M，1≤k≤K，其中，K為任務總數量，T_m,k由四元組表示，其中，Y_m,k表示T_m,k的任務類型，Y_m,k＝{δ_m,k,1,…,δ_m,k,y,…,δ_m,k,Y}，δ_m,k,y∈{0,1}表示任務類型標識，若δ_m,k,y＝1表示任務T_m,k為第y種類型；否則，δ_m,k,y＝0，并假設每個任務僅屬于一種類型，即S_m,k表示執行任務T_m,k所需資源量；ψ_m,k∈{0,1}表示任務執行方式標識，若ψ_m,k＝1，表示該任務T_m,k可部分執行；否則，表示該任務需全部執行；表示執行完成T_m,k獲得的收益；

未知任務模型：假設未知任務出現的數量服從參數λ為的泊松分布，由于時隙長度足夠小，每個時隙至多只有一個任務到達網關；當無人機在A_m上方執行任務期間，未知任務出現i次的概率表示為其中，λ表示未知任務平均到達數目，D_m表示無人機在A_m區域上方執行任務的時間，根據公式計算D_m，其中，表示U_n執行T_m,k所需的時間；無人機執行確定任務的過程中，在每個時隙開始時對區域內的未知任務進行檢測，假設各時隙最多檢測一個未知任務；針對每個檢測成功的未知任務，定義T′_m表示A_m中檢測成功的未知任務集合，||T′_m||≥0，表示A_m中第k₁個未知任務，0≤k₁≤K_m，K_m表示A_m中的未知任務數。