[发明专利]一种时间窗约束下的异构多AUV系统任务协调方法

说明书

本发明公开了一种时间窗约束下的异构多AUV系统任务协调方法，属于多AUV的任务协调领域。本发明利用对AUV、海域、任务类型编码，得到基本的Auv_Mission参数矩阵；根据起点向量和终点矩阵计算所有可能路径的状态转移概率P；根据状态转移概率使用轮盘赌法选择下一条路径；通过蚁群算法进行优化并记录所有走过的路径及每个任务前的等待时间，并求得的每个AUV的任务最佳分配方案及执行顺序；通过将多个可能具有不同功能，不同性能的AUV合理分配这些子任务，以实现该群体的工作效率处于最高，从而通过共同分工与协作完成整个复杂的任务。

技术领域

本发明专利涉及多AUV的任务协调领域，具体涉及一种时间窗约束下的异构多AUV系统任务协调方法。

背景技术

一般来讲，单个AUV能够胜任一些简单的任务，单个AUV很难高效率的完成一些比较复杂的任务，例如：对不同区域的多种海洋资源，地形勘测的综合勘测任务等。这类规模或复杂性较大的任务中，单个的AUV，无论从能源角度还是勘测能力角度来看，均显得力不从心。于是多AUVs系统(MAUVS)便应运而生，试图通过多个AUV的共同分工与协作完成整个复杂的任务，其中每一个AUV只需要完成所分配到的某些子任务即可。

多AUV群体的任务协调问题也就随之出现，如何将多个可能具有不同功能，不同性能的AUV合理分配这些子任务，以使该群体的工作效率最高，这一问题变得尤为重要。

对多AUV系统的研究实际上是对多机器人系统研究的一个重要的方向，随着机器人科学的深入研究，单机器人系统将难以去应付某些动态性强且复杂性高的任务，从另一个角度讲，但机器人系统的智能化水平很难达到多机器人系统。所以，研究多AUV间的任务协调，要比提高单个AUV的作业能力更具有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时间窗约束下的异构多AUV系统任务协调方法。这种方法能够对系统中每一个AUV提供一个比较可靠的子任务执行顺序方案，保证任务整体的完全执行并追求用时最短。

本发明的目的是通过以下步骤实现的：

一种时间窗约束下的异构多AUV系统任务协调方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一任务分配系统的初始化；主要包括水面控制台初始化、时钟初始化、AUV参数初始化、任务信息初始化；完成对AUV、海域、任务类型编码，得到基本的Auv_Mission参数矩阵；

步骤二将蚂蚁编号取值为1；

步骤三根据禁忌表，时间窗，距离矩阵，速度矩阵，计算三维的状态转移矩阵，并使用轮盘赌旋转下一条路径；

步骤四更新禁忌表，更新起点向量和终点矩阵，直到终点向量为空；

步骤五判断禁忌表是否包含所有子任务，如果是则清空禁忌表，否则返回步骤三；

步骤六重复步骤三到步骤五，使本代所有蚂蚁全部实现任务的遍历，并记录所有走过的路径及每个任务前的等待时间；

步骤七更新每条路径上的信息素；

步骤八判定迭代次数是否完成，如果是，则输出较优解，得出最终每个AUV的任务分配结果及执行顺序；如果否，则将迭代次数iter加1，并返回步骤三；

步骤九水面工作台使用一定的通讯手段，将第二步的任务指令分别下发给各AUV。