[发明专利]一种动态环境下的无人机群分布式任务调度方法

摘要

本发明提出了一种动态环境下的无人机群分布式任务调度方法，旨在实现动态环境下无人机群摆脱地面控制站的限制，自主进行任务调度，并提高任务调度的实时性。实现步骤为：决策无人机向各集群无人机分配任务并发送执行指令；各集群无人机根据决策无人机发送的执行指令执行任务，并通过心跳机制与决策无人机进行通信；决策无人机对各集群无人机任务进行优化调度；各集群无人机根据各自的飞行路径执行重新确定的任务，并保持编队；决策无人机监控各集群无人机任务完成情况，当全部任务完成时，无人机群返航。本发明能够使无人机群针对动态环境的变化选择正确的调度方法，提高了任务调度实时性，使无人机群能够自主的执行任务。

主权项

1.一种动态环境下的无人机群分布式任务调度方法，其特征在于，通过作为分布式架构主节点的决策无人机和从节点的集群无人机实现，包括如下步骤：(1)决策无人机向各集群无人机分配任务并发送执行指令：(1a)决策无人机确定集群无人机状态，包括集群无人机的数量、各集群无人机飞行参数和续航能力；(1b)决策无人机确定待执行任务情况，包括任务数目、任务目标位置和任务性质；(1c)决策无人机根据集群无人机状态和待执行任务情况，向各集群无人机分配待执行任务，并发送执行指令；(2)各集群无人机根据决策无人机发送的执行指令执行任务，并通过心跳机制与决策无人机进行通信，向决策无人机发送各自的飞行位置、续航能力和任务执行情况数据；(3)决策无人机对各集群无人机任务进行优化调度：(3a)决策无人机对集群无人机状态和任务执行情况进行实时监控，得到实时环境态势评估结果，并根据接收到的各集群无人机发送的数据和决策无人机监控得到的实时环境态势评估结果，判断是否进行任务优化调度，若是，执行步骤(3b)，否则各集群无人机按原执行指令继续执行任务；其中，决策无人机实时监控的各集群无人机状态和任务执行情况，包括各集群无人机飞行位置和续航能力，以及当前任务数目、任务目标位置和任务性质；(3b)决策无人机根据监控到的当前各集群无人机状态和任务情况，制定不同决策方案：当决策无人机监控到有集群无人机运行异常或者集群无人机续航能力无法支持其完成任务时，重新确定可以继续执行任务的集群无人机数目，并统计出现异常的集群无人机无法执行的任务，确定可以代替异常无人机执行任务的集群无人机；当决策无人机监控到任务数目增加时，确定新出现的任务目标位置和有能力完成新任务的集群无人机；当决策无人机监控到任务数目减少时，确定执行该任务的集群无人机，向该集群无人机发送暂停指令，集群无人机暂停执行该任务并等待接收新的任务指令；(3c)决策无人机根据不同的决策方案，将重新确定的任务及其对应的飞行路径分配给各集群无人机；(4)各集群无人机根据各自的飞行路径，执行重新确定的任务，并保持编队；(5)决策无人机监控各集群无人机任务完成情况，当全部任务完成时，发送返航指令，无人机群降落到指定区域。