[发明专利]基于通信中继的无人机编队协同目标分配方法

说明书

本发明属于无人机编队领域，具体为一种基于通信中继的无人机编队协同目标分配方法，1，初始化每架无人机的任务链；2，根据待分配目标点集合，利用基于一致性协商拍卖机制的方法对各无人机进行初步分配；3，将未分配无人机的通信中继点及其后续的待侦察目标点从待分配目标点集合中删除；4，判断无人机在待执行目标点进行侦察任务的时段内同基地的通信连通情况，若可以则执行6，否则执行5；5，生成通信中继点，并将所生成的通信中继点增加入待分配目标点集合，执行2；6，所有无人机的任务链没有更新则输出各无人机的任务链，否则执行2。本发明在满足无人机通信半径约束条件下以最小代价完成多目标侦察任务，提高编队侦察多目标的覆盖率。

技术领域

本发明属于无人机编队领域，具体涉及一种基于通信中继的无人机编队协同目标分配方法。

背景技术

无人机已经成为当前各国投入大量人力和财力研发的作战装备，随着战场环境逐渐复杂和任务要求的提高，多无人机协同执行侦察任务的需求日益重要和普遍。今年来国内外提出了一些多目标协同侦察任务分配的方法并取得了一定的研究成果，但在实际应用中，由于无人机存在有限的通信范围，因此多机执行目标侦察任务的能力是有限的。以有的现代优化算法能够解决约束下的NP问题，常见的合同网法可以解决多机资源冲突的问题，但都没有考虑通信受限情况下的整体资源重分配来实现最大任务效能的这个问题。

目前当多机协同完成目标侦察任务时，由于目标距离远不在无人机通信半径范围中时，如果距离目标最近的无人机去访问此目标，就会造成同基地通信链断开的情况，不仅侦察目标信息不能实时传输回基地，也会使无人机遥控信息丢失，这是不允许被采纳的方案，所以有这种情况，无人机会保守的放弃侦察任务。本发明设计一种多无人机动态协同目标分配方法，在侦察目标不在已有多机通信范围内的情况下，根据战场信息重新分配多无人机任务，得到更合理的无人机任务序列，尽可能最大限度的侦察和访问到多个目标，更好的利用和协调多无人机资源，提高侦察效能和多目标的侦察覆盖率，并能保证各无人机同基地保持联系，特别适用于实时传回侦察图像或视频的应用情况。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决侦察目标不在已有多机通信范围内的情况下的多机任务分配问题，本发明提出了一种基于通信中继的无人机编队协同目标分配方法，包括以下步骤：

步骤S1，依据初始待侦察目标点以及各无人机的通信半径，初始化每架无人机的任务链；

步骤S2，根据待分配目标点集合，利用基于一致性协商拍卖机制的方法对各无人机进行初步分配，得到各无人机的任务链；其中，所述待分配目标点集合包括当前待侦察目标点、以及通信中继点；

步骤S3，将未分配无人机的通信中继点及其后续的待侦察目标点从待分配目标点集合中删除；

步骤S4，判断无人机在待执行目标点进行侦察任务的时段内同基地的通信连通情况，若可以建立通信连接则执行步骤S6，若无法建立通信连接则执行步骤S5；

步骤S5，为无人机无法与基地建立通信连接的待执行目标点生成通信中继点，并将所生成的通信中继点增加入待分配目标点集合，执行步骤S2；

步骤S6，所有无人机的任务链没有更新则输出各无人机的任务链，否则执行步骤S2。

进一步地，每个无人机的所述任务链的数据结构为协商拍卖的数据结构，包括五个变量，分别为一致性协商任务序列Si、目标序列链p_i、任务执行时间序列t_i、中标者序列w_i、中标者竞标值序列v_i。

进一步地，所述一致性协商任务序列表示第i架无人机经过协商得到的一致性任务序列，长度为|b_i|，其中S_in∈T，T为目标点集合，n＝1，...，|b_i|；