[发明专利]一种基于小型无人机的协作资源再分配方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于小型无人机的协作资源再分配方法及系统，包括：步骤M1：由多个UAV‑R组成的UAV‑WRP为停靠的UAV‑RT进行初次无线资源分配；步骤M2：初次无线资源分配结束后，UAV‑RT脱离UAV‑WRP前去执行任务；步骤M3：当UAV‑RT携带资源即将耗尽时，飞回并重新停靠在UAV‑WRP侧，UAV‑WRP采用一定的资源分配策略对停靠的UAV‑RT进行协作资源再分配；步骤M4：当UAV‑WRP的剩余资源总量低于预设值时，拆分出多个UAV‑R去资源站补充无线资源，重新飞回组成UAV‑WRP；本发明可以更加有效的进行无人机资源调度，促进小型无人机之间相互协作，共同完成大型复杂任务。

技术领域

本发明涉及资源分配调度领域，具体地，涉及一种基于小型无人机的协作资源再分配方法及系统，更为具体地，涉及小型无人机协作资源分配平台，以及无线协作资源再分配方法。

背景技术

随着科技的发展，无人机技术正式朝着小型化方向发展，然而无人机小型化和任务执行能力的提高是一对显著的矛盾。通过小型无人机之间的资源协作，可以有效地解决这一矛盾。为此，本发明将研究重点集中在基于小型无人机的无线资源协作与优化理论方面。

为了便于理解本发明的研究内容，我们先给出几种可能的基于磁性联结的无人机组合示意图。图1所示为以六旋翼无人机为例的四种组合形状：(a)线形，可适用于丛林、室内等任务执行环境空间受限的场景；(b)和(c)分别是面状和环形,可适用于任务执行环境空间不受限的场景；(d)任意形状，可以根据任务需要进行自由组合，甚至进行拟态，以满足特殊场景下的特殊需要。

在组合状态下，我们假设无人机的各种无线资源，包括电池电量资源、计算资源、缓存资源等，可以在一定的约束条件下相互协作。不失去一般性，我们在图2中给出了基于小型无人机的无线资源协作简化模型。在此模型中，编号分别为1,4和i的无人机代表携带着资源且有任务执行的无人机(UAV-RT)；而编号为2,3,5,6的无人机代表只进行资源协作且无任何任务执行的无人机(UAV-R)。通过预先设定或根据任务执行的先后顺序，我们这里将第4号无人机作为组合状态下的无线资源调度中心(Resource Scheduling Center，RSC)。此外，在图2中，代表第m个任务对第n类无线资源的消耗需求；代表第i个无人机携带的第j类无线资源的总量。

在执行任务时，如果UAV-RT所携带的资源不能满足任务执行的需求，通过磁性联结，UAV-R可以将其携带的资源与UAV-RT协作共享。当无人机完成组合后，各无人机先预测自己在执行任务或进行协作时所需要的各类资源，并统计当前自己所剩余的资源，然后将这些信息主动上报到RSC，RSC再根据各个无人机的需要，统一进行资源的分配和优化。由于无线任务会随着空间和时间动态地变化，无人机的资源状态也在动态变化，因此RSC需要动态地汇总个无人机的资源信息，并对资源进行合理的分配。

专利文献CN109190978A(申请号：201811017379.1)公开了一种基于量子鸟群演化机制的无人机资源分配方法，属于无人机自主控制领域。本发明方法的步骤为：建立无人机资源分配模型；确定无人机执行任务的种类，初始化量子鸟群；根据适应度函数进行适应度计算，并确定群体的全局最佳位置；通过量子旋转门和量子非门更新量子位置并测量；根据适应度函数进行适应度计算；更新每只量子鸟的局部最佳位置和整个群体的全局最佳位置；判断是否达到最大迭代次数，若达到则输出群体全局最佳位置，并映射为任务资源矩阵。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于小型无人机的协作资源再分配方法及系统。

根据本发明提供的一种基于小型无人机的协作资源再分配方法，包括：

步骤M1：由多个UAV-R组成的UAV-WRP为停靠的UAV-RT进行初次无线资源分配；

步骤M2：初次无线资源分配结束后，UAV-RT脱离UAV-WRP前去执行任务；