[发明专利]基于MA与合同网的多UAV协同对地物资投放规划方法

说明书

本发明提供了一种基于MA与合同网的多UAV协同对地物资投放规划方法，在传统合同网的基础上改变了无人机对于任务执行能力的计算模型以及对关联任务执行能力的计算模型，建立基于MA与合同网的多UAV协同对地物资投放规划方法，使参与执行任务的无人机集群中的每一个无人机能够按照自身执行不同任务执行能力竞争任务，使待执行的全部任务得到合理、有序的无人机资源分配，并且针对无人机损坏或任务完成度不足的情况进行任务重分配，提高任务的执行效率以及完成率。

技术领域

本发明涉及一种多无人机协同对地物资投放规划方法。

背景技术

随着无人机技术的发展和日趋完善，无人机在军事领域和民用市场都得到了广泛的应用。由于无人机拥有造价低廉、起降简单、操作灵活等等优点，在信息科技以及消费电子产业等领域的推动下，无人机的民用市场已经迅速的崛起，在航拍摄影、电力巡检、新闻报道、环境检测乃至个人用户方面，无人机都发挥着越来越重要的作用。近年来，国内外对使用无人机运送救灾物资进行了越来越多的尝试，为了更好地发挥无人机的优点，利用多架无人机进行妥善协调，使用合理的决策使得多架无人机之间相互配合完成多个任务也逐渐成为了无人机发展的热点研究问题。

传统的基于合同网方法的任务分配只是针对单个任务的寻求最优解，并不能针对具有关联关系(即两个任务相互关联，需要按照时序或一定规则执行，其中主要是时序关系)的任务得出局部最优解；此外，在传统的任务规划结果中，并不涉及到无人机损坏情况下或任务没有合理分配情况下的任务再分配，导致任务的完成率和完成效率降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于MA(Mutli-Agent，多智能体)与合同网的多UAV(Unmanned Aerial Vehicle,无人机)协同对地物资投放规划的方法，建立基于MA与合同网的任务分配模型，在传统合同网的基础上改变了无人机对于任务执行能力的计算模型以及对关联任务执行能力的计算模型，针对无人机损坏或任务完成度不足所带来的任务重新分配问题，给出任务重分配模型，提高任务的执行效率以及完成率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，将执行对地物资投放任务的无人机集群中的每一个无人机视为一个独立无人机Agent，建立无人机的三自由度运动模型；根据不同的任务种类确定无人机Agent的功能以及无人机Agent包含参数，功能包括环境侦查、物资提取、物资投递和投取效果评估，参数包括无人机位置、可执行任务、携带能力、自身状态和巡航速度；

步骤2，任务发布者Agent将对地物资投放任务列表中包含的任务按照任务序号顺序发布任务信息进行招标，并接受无人机Agent发送的投标信息，选择在符合任务要求基础上执行能力最强的无人机Agent，并与选中的无人机Agent进行对接确认该任务加入无人机Agent的任务列表；在无人机Agent执行任务的过程中，处理无人机的状态信息，若有无人机发生了故障，则重新分配该无人机Agent出故障时刻下没有完成的剩余任务；

步骤3，定义无人机Agent与任务发布者Agent之间的数据传输要求；

步骤4，假设存在n架无人机，m个任务。建立基于MA与合同网的任务分配流程如下：

A、任务发布者Agent记录所有需要执行的对地物资投放任务，按照数据传输要求将任务按照任务顺序对所有无人机Agent进行广播；若要发布的任务i与下一个要发布的任务i+1之间存在关联关系，则在发布任务i信息时，同时将任务i+1的信息发布，最多同时发布一个后续序号且与其相关的任务信息；

B、无人机Agent j获取任务发布者Agent发布的任务i的信息，计算执行该任务的执行能力并反馈给任务发布者Agent；