[发明专利]基于最小化最大能量消耗的多无人机任务规划方法及装置

权利要求书

1.一种基于最小化最大路径能量消耗的多无人机任务规划方法，其特征在于，包括：

获得待规划路径的多个任务点；

根据预先确定的M架无人机的各个飞行状态的能耗参数，采用启发式算法，将所述多个任务点规划为所述M架无人机的初始路径，每一架无人机对应一条初始路径；

按照预设的遍邻域搜索算法中的优化方式，对所述M架无人机的初始路径进行优化，得到所述M架无人机的待飞行路径；

其中，根据预先确定的M架无人机的各个飞行状态的能耗参数，采用启发式算法，将所述多个任务点规划为所述M架无人机的初始路径，包括：

确定出发点，基于所述出发点与各个任务点的位置关系，从所述多个任务点中选取M个点，分别作为M条待扩展路径的第一个节点，每一条待扩展路径对应一架无人机；

在确定出M条待扩展路径的第一个节点后，针对每一条待扩展路径，基于该待扩展路径所对应无人机的各种飞行状态的能耗参数，计算该待扩展路径对应的无人机，从该待扩展路径当前的末端节点到当前剩余的每一任务点所消耗的扩展能耗，将扩展能耗最小的任务点作为该待扩展路径当前的末端节点对应的候选节点；

第一类末端节点所对应的候选节点，不同于其他末端节点所对应的候选节点；针对每一所述第一类末端节点，将该末端节点对应的候选节点扩展至该末端节点所属的待扩展路径中，得到新的待扩展路径；

末端节点组包括除各个第一类末端节点以外的至少两个末端节点，每一末端节点组内的各个末端节点所对应的候选节点相同；针对每一所述末端节点组，从该末端节点组中选取一个待扩展末端节点，将该末端节点组所对应的候选节点，扩展至所述待扩展末端节点所属的待扩展路径中，得到新的待扩展路径；

并返回执行针对每一条待扩展路径当前的末端节点，基于该待扩展路径所对应无人机的能耗参数，计算该待扩展路径对应的无人机，从该末端节点到当前剩余的每一任务点所消耗的扩展能耗的步骤，直至各个任务点均属于M条待扩展路径中的一条，得到M条初始路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，任一架无人机的各个飞行状态的能耗参数包括：

所述无人机在盘旋状态下的实时悬停能耗功率P_task、转向状态下的实时转向能耗功率P_turn和移动状态下的实时能耗功率；所述移动状态下的实时能耗功率包括无人机加速阶段实时速度v对应的加速能耗功率P_acc(v)、匀速移动阶段实时速度v对应的匀速能耗功率P(v)和减速阶段实时速度v对应的减速能耗功率P_dec(v)；

基于该待扩展路径所对应无人机的各种飞行状态的能耗参数，计算该待扩展路径对应的无人机，从该末端节点到当前剩余的每一任务点所消耗的扩展能耗所利用的公式包括：

E_total＝E_task+E_travel+E_turn；

E_total为无人机从待扩展路径的末端节点到任务点所消耗的扩展能耗；

E_task为无人机停留在任务点执行任务时的能耗，

t₁为无人机到达任务点的时刻，t₂为无人机离开任务点的时刻；

E_turn为无人机在前一任务点执行任务后，向下一任务点飞行前的转向能耗，

ω_turn为无人机转向角速度，Δθ为无人机转向角度；

E_travel为无人机在任务点间进行移动的飞行能耗，

t(v)为无人机在匀速移动阶段飞行的时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述针对每一末端节点组，从该末端节点组中选取一个待扩展末端节点的步骤，包括：

针对每一末端节点组，计算该末端节点组中各个末端节点到所对应候选节点的扩展代价值；

选择对应所述扩展代价值最小的末端节点作为所述待扩展末端节点。