[发明专利]一种基于改进自映射算法的多无人水面艇多任务分配方法

说明书

本发明提供一种基于改进自映射算法的多无人水面艇多任务分配方法，包括导引系统、多任务分配模块、路径规划模块、控制系统、船舶执行机构、无人水面舰艇、传感器系统、数据处理系统；首先得到每艘无人水面舰艇需要完成的任务的集合；之后将每艘无人水面舰艇需要访问的任务节点传输到路径规划模块；其次为了实现对每艘无人水面舰艇得到的任务集进行访问，本发明的优势是使用改进自映射算法的多任务分配模块能够对多无人水面艇系统进行多任务分配，使用改进自映射算法和人工势量场函数的路径规划模块对多无人水面艇进行并行的路径规划设计，最终实现多无人水面艇的多任务分配和路径规划功能。

技术领域

本发明的目的在于针对多无人水面艇的多任务分配和路径规划问题，提供一种能够解决问题的多任务分配算法和路径规划算法，特别是提供一种基于改进自映射算法的多无人水面舰艇多任务分配方法。

背景技术

随着国家对海洋的重视，有效的利用和开发海洋资源，进行海洋科研、海洋环境监测等，关乎人民的利益，更关乎国家的未来发展。在这种情况之下，无人水面艇可以作为一种良好的“替代品”。无人水面艇能够代替人们在危险海域活动，能够实现进行海洋测绘、水文信息采集、环境监测等功能。

但是，单艘无人水面艇仍然存在一定的局限性，如：监测或搜索范围小，机动性相对较差，无法实现系统的拓展等。为此，人们提出了“多无人水面艇”这一概念。多无人水面艇具有众多优势，能够很好的弥补单无人水面艇的种种不足。例如：能够监测更加广阔海域的水文信息，机动性更高等。因此，有必要加深对多任务分配和路径规划的多无人水面舰艇的研究。然而，国内相对来说，对多无人水面舰艇这方面的研究不多，大多数文献都在围绕单艘无人水面舰艇进行研究和控制算法的设计。

中国专利CN108684005A提出了一种基于自映射算法的水下传感器网络中多水下无人船高效数据收集方法。与该方法的不同是，其针对的研究对象是多水下无人船，提出的基于自映射算法的任务分配算法和改进蚁群算法都是针对多水下无人船，属于水下无人船领域。没有考虑多任务分配和路径规划相结合的控制方式，并且没有考虑到障碍物的存在。

发明内容

本发明的目的在于针对多无人水面艇的多任务分配和路径规划问题，提供一种能够解决问题的多任务分配算法和路径规划算法，特别是提供一种基于改进自映射算法的多无人水面舰艇多任务分配方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

1、本发明提供的是一种基于改进自映射算法的多无人水面艇多任务分配方法。包括导引系统1、多任务分配模块2、路径规划模块3、控制系统4、船舶执行机构5、无人水面舰艇6、传感器系统8、数据处理系统9。

1)导引系统1通过给定的船舶位置包括船舶的位置和艏向和船舶的初始位置，计算出船舶各个时刻的位置及其关于时间的导数即船舶的速度，并将位置和速度信息传给多任务分配模块2；

2)传感器系统8将测量得到的无人水面艇实时的位置和速度信息，以及水面障碍物的位置信息传递给数据处理系统9。

3)数据处理系统9将传感器系统8采集到的无人水面艇的位置和速度信息，以及障碍物的位置信息等内容进行数据处理，并将其传递到多任务分配模块2。

4)多任务分配模块2将接收到的经过数据处理系统9和导引系统1的数据进行处理，是通过改进的自映射算法，结合无人水面舰艇的数量，对所有的任务进行分配，从而得到每艘无人水面舰艇需要执行的任务的集合，并将得到的分配结果传递到路径规划模块3。

5)路径规划模块3将多任务分配模块2传递的任务集信息进行处理，通过改进的自映射算法和人工势量场法进行路径设计，经过计算处理后，将结果传递到控制系统4。

6)控制系统4将路径规划模块3的信息进行处理，得到控制指令，并将该控制指令传递给执行机构5。