一种适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法

文档序号:37369596发布日期:2024-03-22 10:22阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,所述无人机集群包括多个无人机单机节点并通过无向图网络建立各无人机单机节点之间的通讯联系,且每一无人机单机节点均至少内置有一任务管理模块、一isr模块和一航路规划模块,其中,所述任务管理模块用以协调无人机单机节点中的各功能模块以确保其按照预定的任务策略和路径执行任务,所述isr模块用以为无人机单机节点提供环境和目标的基础态势信息,所述航路规划模块基于其内置的算法对无人机单机节点进行航路规划,其特征在于,所述实时重归划方法在实施时至少包括如下实施步骤:

2.根据权利要求1所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述步骤ss2中,所述全局态势信息至少包括无人机集群中每一无人机单机节点的预定任务区域以及其当前位置和飞行状态,所述当前任务进度至少包括每一无人机单机节点已完成的作业区域和任务目标,所述受影响的作业区域和任务目标为由于无人机单机节点的损失或干扰而导致无法按照预定的任务规划执行任务的区域和目标,所述重归划的所有目标为需要重新分配和调整的区域和目标。

3.根据权利要求2所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述步骤ss2中,所述自动识别并确定受影响的作业区域和任务目标的方法至少包括以下子步骤:

4.根据权利要求1所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述步骤ss3中,所述态势评估计算函数g根据作业任务的类型和性质进行确定,至少用以综合评估存活无人机单机节点的安全性和通视性以确定最适合作为决策节点的单机节点,其数学表达式如下:

5.根据权利要求4所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述步骤ss3中,除安全性指标g1和通视性指标g2外,所述态势评估计算函数g中还至少包括能量效率指标g3、环境适应性指标g4和/或通信稳定性指标g5,其数学表达式如下:

6.根据权利要求4所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述步骤ss3中,各存活无人机单机节点在利用协商推举共识机制筛选决策节点时至少包括如下子步骤:

7.根据权利要求1所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述步骤ss4中,所述任务重归划计算在实施时至少包括:

8.根据权利要求7所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述子步骤ss42中,在初始化聚类参数时,根据任务效能代理模型的计算结果选择使得任务效能最大化的聚类半径作为聚类圆的初始直径d0,其中,所述任务效能代理模型为在执行任务前的预运行阶段,以任务效能最大化为目标,通过循环多次所计算得出的聚类圆直径与无人机数量之间的映射关系,所述映射关系反映了在给定无人机数量下完成相同数量任务的最优聚类圆直径。

9.根据权利要求1所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述步骤ss5中,各所述航路规划模块中均色纸有相同的tsp+ano航路规划算法,各所述存活无人机单机节点根据其接收的聚类中心位置和任务分配方案进行航路规划时,至少包括以下子步骤:

10.根据权利要求9所述的适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,其特征在于,上述子步骤ss53中,所述启发式信息为两个目标点之间的距离的倒数dis[i][j]-1。


技术总结
本发明提供了一种适用于无人机集群作业任务的实时重归划方法,能够在无人机集群遭遇节点损失或环境变化时,快速、高效地进行任务重归划,以提高系统抗毁性。该方法包括以下步骤:(1)通过无向图网络实现无人机集群的全局态势感知;(2)自动识别并确定受影响的作业区域和任务目标;(3)协商推举出一个决策节点进行任务分配和调度;(4)利用变直径自适应聚类算法进行任务重归划计算,输出新的聚类中心位置和任务分配方案;(5)广播新的任务方案给各存活无人机单机节点,利用航路规划模块重新生成并执行新的任务路径。本发明显著提升了无人机集群的任务适应性和执行效率,特别适用于需要快速响应环境变化和任务需求的区域覆盖搜索任务。

技术研发人员:王波,张子健,燕永钊,张国鑫,蒙文跃,车雪,高梓昂,刘溢
受保护的技术使用者:中国科学院工程热物理研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/3/21
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