[发明专利]一种多基异构无人集群多波次统一协同任务分配方法和系统

权利要求书

1.一种多基异构无人集群多波次统一协同任务分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取无人机发射位置信息和待执行任务的终点信息；

在发射位置和终点位置之间随机生成禁飞区，计算从发射位置至待执行任务的估计航程代价值，生成协同执行任务时估计代价矩阵，通过航程代价矩阵计算获得总航程代价；

比较无人机的数量和待执行任务的数量，根据比较结果，确定基因编码规则，获得符合迭代要求的基因序列；所述基因序列由多个基因位组成，每一个基因位包括无人机、执行目标和航程代价；

通过差分进化方法对基因序列进行迭代优化，迭代过程中以航程代价最小为优化目标，获得无人机和待执行任务的分配关系。

2.根据权利要求1所述的一种多基异构无人集群多波次统一协同任务分配方法，其特征在于，通过无人机发射位置信息和待执行任务的终点信息，建立协同目标分配和航迹规划统一的目标函数，所述目标函数为：

式中，第一项表示总航程代价，w为目标的权重因子，α为时间代价的比例缩放因子，d_ij,q为第q波次的估计的航程代价，t_ij,q为第q波次的估计执行时间。

3.根据权利要求2所述的一种多基异构无人集群多波次统一协同任务分配方法，其特征在于，所述目标函数遵循多波次约束、最小航迹段长度约束、最大拐弯角约束、最大航程约束、多任务时序约束和同时到达约束。

4.根据权利要求1所述的一种多基异构无人集群多波次统一协同任务分配方法，其特征在于，当无人机数量N大于或者等于待执行任务数量M时，总航程代价为：

当无人机数量N小于待执行任务数量时，总航程代价为：

其中，d_i,j表示第i个无人机从出发点执行第j个任务时走过的航程。

5.根据权利要求1所述的一种多基异构无人集群多波次统一协同任务分配方法，其特征在于，所述总航程代价中每一个航程代价的计算过程为：

Step1，确定无人机发射位置坐标和待执行任务的终点坐标，根据两点坐标求解得到两点的连线方程；

Step2，设置对无人机执行任务影响最大的雷达可侦察范围，如下式所示：

Step3，以Step1的连线方程作为基准做垂直于XOY的平面；

Step4，以step1中建立的连线在XOY平面的投影作为新平面的x轴，以z轴作为新平面的y轴，将地形信息映射到二维平面上，获得威胁区轮廓线；

Step5：在step4建立的切割面中，设定无人机初始飞行高度为mx，无人机按设定初始飞行高度飞行，时刻判断无人机在当前位置的高度与地形高度的距离是否小于距离下线mx，若小于则向上爬升；当处于mx与上线距离my之间时，无人机保持平飞运动，当距离大于my时，则无人机逐渐下降；

Step6：通过x坐标和y坐标的变化计算估计航迹距离L；

6.根据权利要求1所述的一种多基异构无人集群多波次统一协同任务分配方法，其特征在于，所述基因编码规则为：

当无人机数量N等于待执行任务数量M时，每个待执行任务的终点至少被一架无人机执行，每架无人机只能执行一任务；

当无人机数量N大于待执行任务数量M时，无人机U_i没有重复值，T_j能够有重复值，且T_j最少出现一次，T_j表示第j个目标；

当无人机数量N小于待执行任务数量M时，无人机U_i能够有重复值，目标T_j没有重复值，且无人机U_i最少出现一次。

7.根据权利要求1所述的一种多基异构无人集群多波次统一协同任务分配方法，其特征在于，差分进化方法进行迭代优化过程中，执行唯一匹配规则和无效变异匹配规则。