[发明专利]一种面向灾难救援任务的大规模无人机快速编组方法

摘要

本发明公开了一种针对大规模无人机灾难救援任务的资源组合配置方法，该方法在考虑无人机执行任务的能力约束以及同一无人机只能同时执行一个任务的约束的前提下，根据救援任务的资源需求和无人机执行任务的效果，为每个救援任务分配无人机；本发明提出的基于规则的构造型资源组合配置方法，在优化最大化所有任务完成率总和目标的同时，尽量避免了资源组合配置不均衡的问题，能够快速生成一个近似最优解，使方法的实时性和有效性得到了保证；本发明方法可以解决多种不同资源和任务需求比例条件下的资源组合配置问题，包括无人机集群能力分别低于、匹配和超过灾难救援任务需求三种情形下的资源配置组合。

主权项

1.一种面向灾难救援任务的大规模无人机快速编组方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、确定无人机信息和救援任务信息，具体包括：无人机的数量、救援任务的数量、无人机的第一类能力矩阵、救援任务的第一类能力需求矩阵；无人机的第二类能力矩阵、救援任务的第二类能力需求矩阵、救援任务的紧急程度、救援任务每维能力的预期完成率；所述第一类能力矩阵，其规模为无人机数量乘以第一类能力种类数量，第一类能力表示无人机不可叠加的属性；所述第一类能力需求矩阵，其规模为救援任务数量乘以第一类能力需求；当某驾无人机某一维第一类能力不满足某个救援任务此维第一类能力需求时，则不能将该无人机分配给该救援任务；所述第二类能力矩阵，其规模为无人机数量乘以第二类能力种类数量，第二类能力表示无人机可叠加的属性；所述第二类能力需求矩阵，其规模为救援任务数量乘以第二类能力需求；当某驾无人机某一维第二类能力不满足某个救援任务此维第二类能力需求时，则仍能将该无人机分配给该救援任务；步骤二、计算可执行判断矩阵，可执行判断矩阵表示无人机的第一类能力是否能满足救援任务的第一类能力需求，其规模为无人机数量乘以救援任务数量；其中每个元素表示该无人机可否执行该救援任务：步骤三、计算两类回报值矩阵，其规模均为无人机数量乘以救援任务数量；两类回报值分别表示每个无人机执行不同救援任务在最大化任务完成率和最大化任务覆盖率的效果；每个无人机执行每个救援任务，均可获得两类回报值，分别构成对应的回报值矩阵；步骤四、根据贪婪方法确定无人机执行救援任务的分配组合，方法如下：判断无人机—救援任务的所有组合的两类回报值，寻找两类回报值均为全部分配组合中最大的组合，如果存在，则选取该组合；否则，对两类回报值设定权重值，选取和为最大值的组合；步骤五、更新救援任务的已分配能力矩阵，其规模为救援任务数量乘以第二类能力种类数量，已分配能力矩阵的初始值为0；该矩阵每一行表示在当前无人机编组情况下，已分配给该任务的无人机的第二类能力和，其不大于该任务的第二类能力需求值；步骤六、更新救援任务的已分配预期能力矩阵，其规模为救援任务数量乘以第二类能力种类数量，已分配预期能力矩阵的初始值为0；该矩阵每一行表示在当前编组情况下，已分配给该任务的无人机的第二类能力和，其不大于该任务的第二类能力预期需求值；步骤七、更新两类回报值矩阵；步骤八、重复步骤四至步骤七，直到所有无人机均完成分配或者未被分配的无人机不能执行现有的任务；最后，输出无人机编组分配结果。