[发明专利]一种无人机群分布式在线自适应任务规划方法

权利要求书

1.一种无人机群分布式在线自适应任务规划方法，包括以下步骤：

A、初始化：

将任务区域进行离散量化，并进行任务区域环境建模；将集群中无人机的任务模式状态标识均初始化为侦察搜索模式；

B、完成初始化后，无人机集群在任务区域执行察打任务，集群中的各无人机自主执行以下步骤：

B1.集群中的各无人机，分别根据其当前任务模式状态标识，按照预设的自适应状态转移规则计算状态转移，并移动到新的位置；

B2.当无人机到达新的位置后，根据其当前任务模式状态标识进行任务执行：

处于侦察搜索模式的无人机：

对新的位置的周围环境进行侦察，判断是否存在目标，若发现目标，则由发现目标的无人机，根据目标弹药毁伤量、其自身载弹量及在其通信范围内无人机的任务模式状态标识和载弹量，采用自适应目标分配决策算法进行无人机打击目标任务分配，并记录分配了打击任务的无人机编号；处于攻击模式的无人机：

进行打击目标决策，判断目标是否在其攻击范围内，若在攻击范围内，则对目标进行打击，并在完成打击后将其任务模式状态标识更新为侦察搜索模式，否则，不进行打击，并且保持任务模式状态标识为攻击模式；

信息素更新策略：

发现目标的无人机，在发现目标后，根据目标信息对其信息素进行发现目标信息素更新；若集群中存在针对该目标的其他被分配打击目标任务的无人机，则经通信确认目标信息后进行发现目标信息素更新；

完成目标摧毁的无人机，在摧毁目标后，根据目标信息对其信息素进行目标消失信息素更新；若集群中存在针对该目标的其他被分配打击目标任务的无人机，则其在完成打击任务后或经通信确认目标摧毁信息后对其信息素进行目标消失信息素更新；

集群中的各无人机，根据相邻无人机的信息对其信息素进行局部环境信息素更新，并经通信对相邻无人机的信息进行更新；

所述通信，即根据预设的通信周期，当到达通信周期时，集群中的各无人机，分别与在其通信范围内的相邻无人机进行通信；与相邻无人机进行通信的内容，包括：当前时刻、自身位置、运动方向、新发现目标位置、目标消失信息以及分配了打击目标的无人机编号；

B3.判断当前任务区域是否已完成搜索以及打击任务，若是，则结束流程，否则，返回步骤B1继续执行；

步骤B2中，所述自适应目标分配决策算法，包括：

设置环境搜索覆盖率阈值门限，根据当前搜索覆盖率与阈值门限的比较结果自适应地选择对应分配算法：若搜索覆盖率指标小于阈值门限时，根据消耗无人机最少的策略分配无人机参与打击目标任务；当搜索覆盖率大于或等于阈值门限时，根据距离优先策略分配无人机参与打击目标任务；

所述消耗无人机最少策略，具体包括：

设无人机i发现目标V_j，目标的弹药毁伤量为A，无人机i的载弹量为A₀，按公式A_r＝A-A₀计算目标的剩余弹药毁伤量A_r，当A_r0或A_r＝0时，由当前无人机i独立执行打击任务，并跳出算法；

否则，由无人机i建立备选无人机集合列表{U₁,U₂,...U_N}，所述备选无人机集合列表中的无人机应满足：在无人机i的通信范围内、任务模式状态标识为侦察搜索模式且载弹量大于0，N是满足上述条件的无人机数量，并执行以下步骤：

(1)比较目标的剩余弹药毁伤量A_r与备选无人机集合列表的弹药累加量的大小，若则备选无人机集合列表中的所有无人机均参与打击任务，跳出算法；否则，执行步骤(2)；

(2)对备选无人机集合列表中的无人机按照载弹量由小到大进行依次排序，排序后的结果为{a₁,a₂,...a_N}，且a₁≤a₂...≤a_N；

(3)将目标的剩余弹药毁伤量A_r依次与{a₁,a₂,...a_N}集合中的值进行比较，若A_r≤a_N，则采用二分法找到{a₁,a₂,...a_N}中第一个大于或等于A_r的值，其对应的无人机即为需要参与目标打击的无人机，跳出算法；否则，执行步骤(4)；

(4)将备选无人机集合列表中m架无人机进行任意组合，所述m的初始值为2；计算组合载弹量，并进行由小到大依次排序，形成组合载弹量集合；

(5)将目标的剩余弹药毁伤量A_r与最大组合载弹量进行比较，若A_r小于或等于最大组合载弹量，则采用二分法找到组合载弹量集合中第一个大于或等于A_r的值，构成该值对应组合的m架无人机即为需要参与目标打击的无人机，跳出算法；否则执行步骤(6)；

(6)令m＝m+1,并返回步骤(4)，直至找到组合载弹量大于或等于A_r的无人机组合。