[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

本發明涉及一種無人機協同任務規劃方法，屬于無人機任務規劃領域。該方法包括：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。本發明能實現任務總收益最大化。

技術領域

本發明屬于無人機任務規劃領域，涉及一種無人機協同任務規劃方法。

背景技術

近年來，無人機(Unmanned Aerial Vehicles,UAVs)以其經濟實用、使用靈活、部署方便等優點，在信息中繼、偵查定位、環境監測、物流運輸等領域得到了廣泛應用。無人機任務的精準可靠執行依賴于合理高效的任務規劃策略，需根據無人機所感知的環境信息、任務需求和機上任務載荷等多類約束條件，對任務要素進行綜合分析，優化調度及部署多種資源，確定無人機任務感知、分配及航跡規劃策略，確保無人機以最佳方式完成任務。隨著電子信息技術的發展和無人機信息化、智能化水平的提高，無人機任務感知執行環境及模式均發生了深刻的變化，呈現任務執行環境動態變化、任務需求復雜多樣化，而單一無人機受到功能類型、機上載荷、飛行能力、電池電量等多因素的限制，其任務感知執行能力嚴重受限，多機協同技術通過單機間的密切協作，協同完成任務感知調度，可顯著有效提升無人機任務感知執行能力，提高系統安全性、可靠性，已成為無人機應用發展的趨勢。

目前已有文獻研究無人機協同任務規劃問題，如有文獻研究針對水下目標搜索和跟蹤任務規劃問題，將其建模為搜索空間最大化和終端誤差最小化問題，通過聯合求解優化問題確定任務規劃策略；又如，有文獻考慮災難救援場景的多機任務執行場景，建模無人機路徑規劃問題為車輛路徑變種問題，以實現路徑長度最小化；然而，現有研究較少考慮面向多任務區域多任務場景的任務分配、機載資源分配及任務檢測資源優化問題，導致現有機制難以高效應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于無人機協同任務規劃方法，針對包含一個地面控制站、多個異構無人機、多個任務區域的場景，任務區域中存在一個或多個確定任務，建模任務總收益為優化目標，實現任務分配、資源分配、檢測功率分配以及UAV軌跡規劃的聯合優化。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種無人機協同任務規劃方法，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等；

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。