[发明专利]一种多平台无人机载射频系统的协同任务规划方法

权利要求书

1.一种多平台无人机载射频系统的协同任务规划方法，其特征在于步骤包括：

Step 1: 读入相关信息：

UAV相关参数：无人机的数量M，每个无人机具备的射频能力，无人机的位置坐标；

任务相关参数：待调度的任务数量J，任务优先级，任务需求的无人机数量，任务驻留时间，任务开始时间，任务截止时间；

Step 2: 根据优先级对某时刻的所有待调度任务进行排序，具有相同优先级的任务则按照期望开始时间从前到后排序；

Setp 3: 选择排序第一的待调度任务，按照其期望开始时间进行调度，节点选择策略如下；

i) 根据无人机具备的能力，选择满足能力需求的所有无人机；

ii) 排列出所有的可能无人机组合；

iii) 排列出所有组合的可能的时间；

iv) 选择所有满足位置要求的组合；

v) 在满足上述要求的组合中，优先选择完成任务较少且当前时间利用率较低的节点组合；

vi）生成相应的无人机任务执行序列；

Step 4: 继续Step 3，直至待调度任务数为0；

Step 5: 下发任务规划方案；

Step 6: 下发各无人机节点的调度方案；

评价指标包括：

加权任务规划总收益：任务规划收益用规划成功率表示，即规划成功的任务数与所有请求的任务总数的比值，引入作为第j个任务的规划收益加权值，定义加权后的任务规划收益，其中为引入的布尔参数，代表第j个任务的执行情况；为第j个任务的优先级，执行的任务越多，执行的任务优先级越高，规划收益越高，如果所有的任务均被成功规划，W获得最大收益值，值为1；

时间利用率：对于所有的射频任务，都需要波束在任务方向保持一定的时间，被定义为驻留时间，时间利用率即成功规划任务的驻留时间和波束转换时间之和占总时间的比例，将所有节点的调度间隔和时间利用率叠加起来求平均，表示为

，其中为第m个无人机成功执行的第j个任务的驻留时间，为第m个无人机成功执行的任务数量，为波束转换时间，为调度间隔,对于给定的调度间隔，时间利用率越高，任务调度效能越高，调度算法越优,时间利用率的最高值为1;

时间偏移率：由于资源冲突，每个任务的实际执行时间可以在其时间窗内前后移动，使存在冲突的任务也可以成功调度，对于单一任务的资源调度，时间偏移率是指任务的实际执行时间与原期望执行时间的偏差与其时间窗的比值，对于编队无人机，时间偏移率需要计算所有节点任务的时间偏移率然后取平均，表达式如下

，其中为第m个无人机成功执行的第j个任务的实际执行时间，为其原期望执行时间，为时间窗，为成功执行的任务总数，时间偏移率代表了规划算法对任务调度的及时性，值越低越好；

任务均衡率：为了保持单节点任务规划的成功率，应该对单节点的任务率进行优化，保持各节点的任务均衡，避免部分节点任务量稀疏，而部分任务量超标而降低任务规划总收益，定义任务均衡率u，其与各节点的任务率与任务数量和每个任务的驻留时间、波束转换时间均相关，表达式为

，其中为第m₁个无人机的总规划时间，任务均衡率u越小越好，表明各节点任务越均衡。

2.根据权利要求1所述的一种多平台无人机载射频系统的协同任务规划方法，其特征在于任务规划策略包括：a) 优先规划任务优先级高的任务，有利于提高任务规划总收益；

b) 当同一优先级具有多个任务时，优先规划期望开始时间靠前的；

c) 在多节点任务规划中，当满足功能、位置和时间约束条件时，优先选择完成任务较少且当前时间利用率较低的节点，用于最小化任务均衡率。