[发明专利]一种无人机编队协同侦察的任务规划方法

说明书

本发明涉及一种无人机编队协同侦察的任务规划方法，属于无人机航线规划领域。针对已知广域侦察区域和侦察时间窗口要求，本发明在满足多种限制约束条件的情况下给出了无人机编队中无人机数量的方法；针对已知广域侦察区域和侦察时间窗口要求，本发明在满足多种限制约束条件的情况下给出了多无人机如何进行编队的方法，并为其中的每一架无人机分别生成了任务计划表，包括其在编队中的位置顺序、主要航路点和起飞时间。

技术领域

本发明属于无人机航线规划领域，具体涉及一种无人机编队协同侦察的任务规划方法。

背景技术

无人机任务规划是根据无人机所要完成的任务、无人机的数量及任务载荷的不同，对无人机完成具体任务的预先设定与统筹管理。其主要目标是根据战场环境信息，综合考虑无人机性能、航程和无线通信距离等约束条件，为无人机规划一条从起始点到目标区域、目标区域内运动和从目标区域返回至着陆点的最优航路，保证无人机在完成任务的同时又能安全返回。

无人机任务规划包括任务分配和航路规划两个部分：任务分配的作用是根据任务组成无人机编队，并为编队中每一架无人机分配任务；航路规划的作用是根据战场环境和无人机物理约束等限制条件为无人机编队飞行或每一架无人机的飞行提供一个安全飞行的航路。

中国专利申请公布号CN107589663A的专利提供一种基于多步粒子群算法的无人机协同侦察覆盖方法，使得无人预警机多步侦察覆盖率变化曲线在收敛之后变得更加稳定，没有考虑待侦察区域的侦察窗口时间限制和无人机飞行时间限制等因素对确定无人机数量的影响；中国专利申请公布号CN107330588A的专利提供一种多基地多异构下无人机协同侦察任务分配方法，以侦察收益最大化为目标函数，考虑资源约束以及多基地多异构无人机约束建立数学模型，使其能够有效的解决侦察任务分配问题，但没有考虑实现侦察区域覆盖的多无人机如何进行编队和任务指派问题，不能满足无人机编队实现协同广域侦察区域全覆盖的任务规划要求。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无人机编队协同侦察的任务规划方法，针对已知广域侦察区域的多无人机协同侦察任务和待侦察区域的侦察时间窗口限制因素，实现了待侦察区域的完全覆盖，同时确定无人机编队的数量确定及任务计划分配。

技术方案

一种无人机编队协同侦察的任务规划方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将待侦察区域设定为一个矩形区域，这个矩形区域可用其四个顶点的坐标表示，分别为v₁(x_v1，y_v1)、v₂(x_v2，y_v2)、v₃(x_v3，y_v3)和v₄(x_v4，y_v4)；并将无人机编队的起飞点和着陆点设为同一点o(0，0)；假设，由n架无人机组成的编队，矩形区域进行协同侦察，距离起飞着陆点o最远的子区域是s₁，以无人机编队的起飞着陆点o为原点，ox轴平行于待侦察矩形区域的长边，oy轴平行于待侦察矩形区域的短边，建立平面直角坐标系xoy，坐标系xoy是一个右手坐标系；

步骤2：确定离无人机编队起飞着陆点最近的矩形顶点；

依次计算起飞着陆点o至矩形的4个顶点v₁、v₂、v₃和v₄的距离d₁、d₂、d₃和d₄，如下：

计算起飞着陆点o至矩形的4个顶点的最近和最远距离，如下：