[发明专利]一种用于地震灾后多无人机任务分配的优化方法

说明书

本发明涉及无人机任务分配技术领域，公开了一种用于地震灾后多无人机任务分配的优化方法。该优化方法包括：生成多架无人机的任务分配方案集合，获得多架无人机的最优任务分配方案，在判断最优任务分配方案未能通过约束校验的情况下，对最优任务分配方案进行调整，更新最优任务分配方案，以获得最终的任务分配方案。该优化方法在考虑潜在点目标的权重、无人机续航能力和传感器误差等多种约束条件的情况下优化多无人机的任务分配方案，最大限度地发挥每架无人机的效用，从而提升地震灾后快速评估任务的有效性。

技术领域

本发明涉及无人机任务分配技术领域，具体地，涉及一种用于地震灾后多无人机任务分配的优化方法。

背景技术

采用无人机在地震灾后第一时间对受灾区域进行快速评估对于救援工作至关重要，特别是当地震震中位于偏远地区或者受灾区域内的通信系统遭到破坏时。但是，在现有技术中，多架无人机执行地震灾后快速评估任务时，没有考虑潜在点目标的权重、无人机续航能力和传感器误差等多种约束情况，也未考虑这些约束条件对于多无人机快速评估任务分配方案的影响，比如对潜在目标的访问次数的影响，从而没有最大限度地发挥无人机的效用，灾后快速评估任务的完成质量较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于地震灾后多无人机任务分配的优化方法，该优化方法在考虑潜在点目标的权重、无人机续航能力和传感器误差等多种约束条件的情况下优化多无人机的任务分配方案，最大限度地发挥无人机的效用，从而提升快速评估任务的有效性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于地震灾后多无人机任务分配的优化方法，在该优化方法中，多架无人机中的任意一架无人机的任务执行路径为：从起点出发，经过至少一个潜在点目标后返回终点，优化方法包括：对多架无人机进行编号；对于多架无人机中的每一架无人机执行以下操作：获取无人机的续航时长；根据起点、终点和续航时长，获取无人机的任务执行范围，任务执行范围中包括至少一个潜在点目标；按照随机的顺序使得无人机经过任务执行范围中的所有的潜在点目标，以生成无人机的任务执行路径；计算无人机执行任务执行路径的任务执行时间；判断任务执行时间是否大于续航时长；在判断任务执行时间大于续航时长的情况下，从任务执行路径中随机删除一个潜在点目标，直至任务执行时间小于等于续航时长，以获得无人机的可行任务路径；判断可行任务路径中是否包括至少一个潜在点目标；在判断可行任务路径中不包括任何潜在点目标的情况下，重新生成任务执行路径，并重新获得可行任务路径；根据单架无人机的可行任务路径，获得多架无人机的任务分配方案，任务分配方案包括所有的无人机的可行任务路径以及与可行任务路径中的潜在点目标对应的无人机编号；多次获得多架无人机的任务分配方案，以生成多架无人机的任务分配方案集合，任务分配方案集合包括多个任务分配方案；采用改进的粒子群算法，根据任务分配方案集合，获得多架无人机的最优任务分配方案；判断最优任务分配方案是否能够通过路径连通校验和续航能力校验；在判断最优任务分配方案未能通过路径连通校验和/或续航能力校验的情况下，对最优任务分配方案进行调整，以使得最优任务分配方案能够通过路径连通校验和续航能力校验；采用模拟退火算法更新最优任务分配方案。

优选地，在改进的粒子群算法中，采用以下方法生成新的任务分配方案：获取任务分配方案、已知最优任务分配方案和全局最优任务分配方案的长度，长度被定义为包含的潜在点目标的数量；根据任务分配方案、已知最优任务分配方案和全局最优任务分配方案的长度，分别计算任务分配方案、已知最优任务分配方案和全局最优任务分配方案的目标提取量，目标提取量被定义为所要提取的潜在点目标的数量；随机产生任务分配方案、已知最优任务分配方案和全局最优任务分配方案的提取起始位置；根据目标提取量和提取起始位置分别从任务分配方案、已知最优任务分配方案和全局最优任务分配方案中提取三个局部任务路径；将三个局部任务路径重新组合、排列，使得同一无人机的任务路径相邻，从而生成新的任务分配方案。