[发明专利]异构多无人机协同路径的快速生成方法

说明书

本发明提供了一种异构多无人机协同路径的快速生成方法，具体涉及无人机技术领域，该方法可以包括：先确定需要无人机访问目标的相关信息、无人机站点信息和无人机的相关参数，再基于无人机的多个航向角确定从每个站点出发的无人机所能访问的访问目标，然后建立多站点可重访变收益的杜宾团队定向问题MD‑RDTOP‑VP模型，获取多无人机执行协同任务的初始路径规划方案集合，最后采用引入双适应度函数及自适应切换机制的混合遗传模拟退火算法HGSA获得每架无人机的访问任意访问目标的最优路径规划方案。基于本发明实施例提供的方法，可以降低路径规划的时间，最大限度地发挥了无人机的效用，有效提升异构多无人机协同任务的完成质量。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种异构多无人机协同路径的快速生成方法。

背景技术

无人机已广泛应用于目标侦察、交通巡逻、地质勘察和农业植保等多个领域，但单架无人机的续航时长有限，能执行的任务也有限。对于空间规模大、任务数量多、时间要求紧的任务，往往需要采用多架异构无人机组成编队，通过协同合作，共同完成指定的任务。异构无人机的路径规划问题已被证明是一个NP难问题，目前没有精确算法可以在可接受的时间内得到路径规划问题的最优解。

异构无人机在执行协同任务时，通过所搭载不同类型的传感器快速捕获目标的图像和视频数据。但无人机所搭载的传感器不可避免地存在探测误差，为了降低探测误差对于协同任务的影响，可以通过多次访问同一个目标的方式提升协同任务的期望收益。同时，针对目标数量庞大的协同任务，异构无人机往往无法访问所有的目标，因此，需要根据目标的权重有选择性地访问其中的重要目标，从而提升异构无人机的任务完成质量。如何最大限度地发挥无人机的续航能力访问尽可能多的任务点，并最大化协同任务的期望收益是亟待解决的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种异构多无人机协同路径的快速生成方法，可以在多种约束条件下优化无人机对目标的协同访问路径，并最大限度地发挥无人机的效用，从而提升协同任务的完成质量。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种异构多无人机协同路径的快速生成方法，其特征在于，所述方法包括：

确定需要无人机访问的访问目标的目标坐标及其权重；

获取所述无人机的站点的站点数量、站点编号及站点坐标；

获取访问所述访问目标的所述无人机的相关参数；所述相关参数包括：无人机编号、无人机所搭载传感器的探测误差、续航时长、飞行速度和/或最小转弯半径；

设置所述无人机的航向角离散度，并基于所述无人机的航向角离散度确定所述无人机的多个航向角；

基于所述访问目标、站点以及每架所述无人机的相关参数确定从每个站点出发的无人机所能访问的访问目标；

建立所述多站点可重访变收益的杜宾团队定向问题 MD-RDTOP-VP模型；

采用所述MD-RDTOP-VP模型，根据每个所述访问目标的坐标及其权重、无人机的续航时长，获取所述多无人机执行协同任务的初始路径规划方案集合；其中，所述初始路径规划方案集合包括多个路径规划方案，所述路径规划方案被定义为所述多无人机中每架无人机的任务执行路径及对应的站点编号，所述任务执行路径包括：无人机的起点、无人机依次经过的访问目标、无人机的终点；

采用引入双适应度函数及自适应切换机制的混合遗传模拟退火算法HGSA对所述初始路径规划方案集合进行优化以获得每架所述无人机的访问任意一个或多个所述访问目标的最优路径规划方案。

可选地，设置所述无人机的航向角离散度，并基于所述无人机的航向角离散度确定所述无人机的多个航向角,包括：