一种多无人机覆盖任务路径规划方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111984033A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202010835010.2(22)申请日2020.08.19(71)申请人天津（滨海）人工智能军民融合创新中心地址300450天津市滨海新区泰达服务外包产业园7号楼(72)发明人金松昌于晓晓史殿习康颖张拥军薛超郝锋张瑞康孙若琳(74)专利代理机构北京安博达知识产权代理有限公司11271代理人徐国文(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种多无人机覆盖任务路径规划方法及装置(57)摘要本发明涉及一种多无人机覆盖任务路径规划方法及装置，首先，基于各无人机的任务完成时间以及无人机最新分配的任务覆盖区域与所有标记为未被任务覆盖的区域之间的均衡有效任务比值确定各无人机所分配的区域列集，能够更加有效地进行区域分配，达到为无人机均衡分配任务的目的；其次，使用蚁群算法对无人机航线方向进行重规划，达到降低飞行消耗的目的；最后，在一次规划完成后，比较任务完成时间最大和最小的无人机的时间，若时间相差较大，则说明区域场景中存在超大区域，需对最大区域进行预留划分，迭代执行覆盖规划方案，达到均衡无人机任务时间的目的。CN111984033ACN111984033A权利要求书1/2页1.一种多无人机覆盖任务路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：步骤(1)基于各无人机的任务完成时间以及无人机最新分配的任务覆盖区域与所有标记为未被任务覆盖的区域之间的均衡有效任务比值确定各无人机所分配的区域列集；步骤(2)基于各无人机所分配的区域列集，采用蚁群算法规划各无人机的飞行航线，并基于各无人机的飞行航线更新各无人机的任务完成时间；步骤(3)选择各无人机的任务完成时间中的最大值Tmax和最小值Tmin，若Tmax和Tmin满足第一时间约束，则输出所述各无人机的飞行航线，否则，执行步骤(4)；步骤(4)在全部标记为已被任务覆盖的区域中获取面积最大的区域，根据各无人机的任务完成时间中满足第二时间约束的任务完成时间数量对所述面积最大的区域进行区域划分，并将全部区域标记为未被任务覆盖的区域后返回步骤(1)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间约束为Tmin(1+γ)＜Tmax，其中，γ为筛选因子。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二时间约束为Tm(1+γ)＜Tmax，其中，γ为筛选因子，Tm为第m个无人机的任务完成时间，m∈[1,M]，M为无人机总数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：步骤(1-1)初始化无人机的任务完成时间均为0；步骤(1-2)选择任务完成时间最短的无人机，其中，若任务完成时间最短的无人机包含多个无人机，则在该多个无人机中选择编号最小的无人机；步骤(1-3)计算选择的无人机最新分配的任务覆盖区域与所有标记为未被任务覆盖的区域之间的均衡有效任务比值；步骤(1-4)筛选出均衡有效任务比值最大值对应的标记为未被任务覆盖的区域，并将该区域标记为已被任务覆盖后分配给选择的无人机；步骤(1-5)判断是否存在标记为未被任务覆盖的区域，若是，则返回步骤(1-2)，若否，则输出各无人机所分配的区域列集。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1-3)包括：按下式确定无人机最新分配的任务覆盖区域ri与标记为未被任务覆盖的区域rj之间的均衡有效任务比值Bij：上式中，dij为标记为已被任务覆盖的区域ri与标记为未被任务覆盖的区域rj间的中心距离，aj为标记为未被任务覆盖的区域rj的面积，w为无人机的扫描宽度，ri∈N，N为标记为已被任务覆盖的区域的编号集合，rj∈P，P为标记为未被任务覆盖的区域的编号集合。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各无人机的任务完成时间中满足第二时间约束的任务完成时间数量对所述面积最大的区域进行区域划分，包括：在各无人机的任务完成时间中获取满足第二时间约束的任务完成时间数量h，并获取所述满足第二时间约束的任务完成时间中的最小值Tm；将所述面积最大的区域划分出任务完成时间为Tm时无人机执行覆盖任务所覆盖的区域，并将所述面积最大的区域的剩余区域等量划分为h+1个区域。2CN111984033A权利要求书2/2页7.一种多无人机覆盖任务路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：确定模块，用于基于各无人机的任务完成时间以及无人机最新分配的任务覆盖区域与所有标记为未被任务覆盖的区域之间的均衡有效任务比值确定各无人机所分配的区域列集；规划模块，用于基于各无人机所分配的区域列集，采用蚁群算法规划各无人机的飞行航线，并基于各无人机的飞行航线更新各无人机的任务完成时间；判断模块，用于选