[发明专利]一种面向移动目标追踪的无人机群动态任务分配方法

说明书

本发明公开了一种面向移动目标追踪的无人机群动态任务分配方法，包括如下步骤：S1、起飞前对无人机任务预分配，令设定时间t＝0；S2、在无人机飞行过程中进行任务重分配过程；令时间触发重分配周期为T；S3、判断t＝T或事件触发规则，如果满足其中任一条件，则启动任务重分配，并令t＝0；S4、通过鸽群算法迭代求解构建无人机群任务分配模型；S5、判断无人机群任务分配模型中无人机与目标间是否存在障碍；若存在，则采用航迹规划算法获得航迹长度作为代价值；否则使用最短距离作为代价值；S6、返回步骤S4，该方法依据实际飞行环境，制定动态任务分配机制，按需执行重分配，调整任务分配方案，实现无人机群动态任务分配。

技术领域

本发明涉及无人机群的动态任务分配，针对多个地面移动目标，在传统的鸽群算法的基础上，引入拍卖机制，并结合RRT算法用于航迹规划，共同构成完整的无人机在线任务分配方法，以实现动态目标追踪，适用于无人机群追踪多个移动目标的协同任务分配，属于无人机任务分配领域。

背景技术

无人驾驶飞行器，简称“无人机”，是指利用遥控设备或机载程序进行飞行的不载人飞行器。随着科学技术的发展，人们对于无人机的需求逐渐提高。面对越发复杂的应用环境以及愈发多样的任务种类，单架无人机受自身条件的约束，较难独立完成某项具体的任务。因此，今后无论在军用领域或是民用领域，无人机将主要以集群的方式进行工作，呈现出一种多机协同的工作模式。多机协同工作时，每个无人机都是一个独立的个体，各司其职，同时不同的无人机之间能够通过信息交互将自身获取的局部信息进行交流，实现信息融合和资源互补。在多机协同领域，无人机的任务分配，尤其是在线动态任务分配，是一个极富挑战力的研究方向，研究意义重大。

无人机的任务分配是指在已知任务，现有载荷和无人机数量的情况下，考虑到执行任务环境及无人机自身约束，得到无人机所需执行的任务的分配方案，并能够依据执行过程中的环境信息实时调整分配方案。在执行复杂的追踪任务时，目标移动方向的未知性，以及追踪过程中楼房、树木等障碍物对于传感器的遮挡，使得任务执行环境变得更加复杂，传感器灵敏度下降，无人机要实现实时快速追踪、监控移动目标变得更加困难。当单架无人机出现损毁时，无人机间需要通过通信及时更新系统信息，动态分配任务，减小系统损失。若有新目标出现时，同样也需要无人机群迅速反应，及时完成新任务的分配。在这种情况下，多架带有传感器的无人机的信息交互、协同规划有了重大的研究和应用价值。

发明内容

多无人机追踪多个地面移动目标的动态过程中，存在移动目标的不合作性、障碍物遮挡、突发情况如无人机失联、损毁等诸多问题。现有的任务分配算法多为离线规划，无法满足实际追踪过程的实时性需求。本方法针对上述问题，引入了基于事件触发的重分配机制，使得重分配能够按需执行，平衡分配结果的最优性和可行性，使用结合拍卖机制的鸽群算法进行任务分配，同时通过RRT算法进行航迹规划，将航迹长度作为任务分配优化指标，设计了一种面向移动目标追踪的无人机群动态任务分配方法。

针对现有技术存在的问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

1、一种面向移动目标追踪的无人机群动态任务分配方法，包括如下步骤：

S1、起飞前对无人机任务预分配，令设定时间t＝0；

S2、在无人机飞行过程中进行任务重分配过程；令时间触发重分配周期为T；

S3、判断t＝T或事件触发规则，如果满足其中任一条件，则启动任务重分配，并令t＝0；

S4、通过鸽群算法迭代求解构建无人机群任务分配模型；

S5、判断无人机群任务分配模型中无人机与目标间是否存在障碍；如果满足条件，则采用航迹规划算法获得航迹长度；否则通过最短距离作为航迹长度；

S6、返回步骤S4。

所述步骤S4中鸽群算法步骤为：

(1)选定鸽群数量，初始化鸽群，鸽群维数为无人机数目；