本發(fā)明涉及無人機(jī)智能調(diào)度，特別是涉及一種基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提到了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包括輸電線路巡檢、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害救援等場(chǎng)景。在復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境中，無人機(jī)的任務(wù)執(zhí)行能力和資源調(diào)度效率對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)整體性能有著重要影響。

3、面對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境條件，如惡劣天氣、通信中斷、障礙物密集等，無人機(jī)在任務(wù)分配和資源調(diào)度上仍然存在響應(yīng)速度慢、準(zhǔn)確率低、環(huán)境適應(yīng)性差等問題，這些問題嚴(yán)重制約了無人機(jī)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的廣泛推廣和效益發(fā)揮。

4、此外，隨著任務(wù)復(fù)雜度的提升和無人機(jī)群體的規(guī)模擴(kuò)大，傳統(tǒng)的單一優(yōu)化方法難以滿足多目標(biāo)、多約束條件下的任務(wù)分配與調(diào)度需求，影響無人機(jī)系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，通過構(gòu)建多層級(jí)的協(xié)同決策框架，實(shí)現(xiàn)了個(gè)體無人機(jī)優(yōu)化與群體協(xié)同管理之間的有機(jī)聯(lián)動(dòng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法；

3、一種基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法，包括：

4、獲取無人機(jī)集群的飛行任務(wù)并分解為多個(gè)子任務(wù)，結(jié)合單體無人機(jī)性能和子任務(wù)需求，確定子任務(wù)分配策略；

5、根據(jù)子任務(wù)分配策略，結(jié)合飛行影響因素的特征重要性，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，并通過粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行迭代優(yōu)化，確定單體無人機(jī)的最優(yōu)飛行任務(wù)執(zhí)行方案；

6、根據(jù)最優(yōu)飛行任務(wù)執(zhí)行方案，通過路徑規(guī)劃算法進(jìn)行多無人機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃，生成最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行路徑。

7、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度系統(tǒng)；

8、一種基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度系統(tǒng)，包括：

9、任務(wù)分配模塊，被配置為：獲取無人機(jī)集群的飛行任務(wù)并分解為多個(gè)子任務(wù)，結(jié)合單體無人機(jī)性能和子任務(wù)需求，確定子任務(wù)分配策略；根據(jù)子任務(wù)分配策略，結(jié)合飛行影響因素的特征重要性，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，并通過粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行迭代優(yōu)化，確定單體無人機(jī)的最優(yōu)飛行任務(wù)執(zhí)行方案；

10、路徑規(guī)劃模塊，被配置為：根據(jù)最優(yōu)飛行任務(wù)執(zhí)行方案，通過路徑規(guī)劃算法進(jìn)行多無人機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃，生成最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行路徑。

11、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備；

12、一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法的步驟。

13、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)；

14、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法的步驟。

15、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品；

16、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法的步驟。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、1、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，設(shè)計(jì)了一種無人機(jī)個(gè)體層面性能優(yōu)化與任務(wù)執(zhí)行方法，通過對(duì)單個(gè)無人機(jī)的性能優(yōu)化和任務(wù)執(zhí)行方法的研究，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)在復(fù)雜任務(wù)環(huán)境中的自適應(yīng)能力和高效執(zhí)行；提高了無人機(jī)在不同環(huán)境條件下的任務(wù)成功率，還延長了無人機(jī)的使用壽命，為無人機(jī)在各種任務(wù)場(chǎng)景中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

19、2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，設(shè)計(jì)了供了一種無人機(jī)群體層面的協(xié)同優(yōu)化與任務(wù)分配策略，提高了無人機(jī)集群的整體執(zhí)行效率和任務(wù)完成度，有效解決了任務(wù)分配不均、資源浪費(fèi)等問題，推動(dòng)了無人機(jī)集群技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景中的發(fā)展。

20、3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過構(gòu)建多層級(jí)的協(xié)同決策框架，研究實(shí)現(xiàn)了個(gè)體無人機(jī)優(yōu)化與群體協(xié)同管理之間的有機(jī)聯(lián)動(dòng)。這種多層級(jí)協(xié)同的設(shè)計(jì)，不僅提升了整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行效率，還增強(qiáng)了系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)對(duì)能力，為無人機(jī)系統(tǒng)的智能化與集群化發(fā)展提供了新思路。

技術(shù)特征：

1.基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法，其特征在于，所述結(jié)合單體無人機(jī)性能和子任務(wù)需求，確定子任務(wù)分配策略具體為：采用拍賣機(jī)制對(duì)每個(gè)子任務(wù)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合每個(gè)單體無人機(jī)的負(fù)載、任務(wù)距離和執(zhí)行成本，獲取對(duì)應(yīng)每個(gè)單體無人機(jī)的競(jìng)標(biāo)價(jià)格，將子任務(wù)分配給競(jìng)標(biāo)價(jià)格最低的單體無人機(jī)。

3.權(quán)利要求1所述的基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法，其特征在于，所述結(jié)合單體無人機(jī)性能和子任務(wù)需求，確定子任務(wù)分配策略具體包括：

4.如權(quán)利要求1所述的基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法，其特征在于，所述根據(jù)最優(yōu)飛行任務(wù)執(zhí)行方案，通過路徑規(guī)劃算法進(jìn)行多無人機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃具體為：根據(jù)無人機(jī)最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行方案，以不觸碰障礙物和滿足飛行條件為約束，使用a*路徑規(guī)劃算法為每個(gè)單體無人機(jī)生成最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行路徑。

5.如權(quán)利要求1所述的基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法，其特征在于，所述根據(jù)子任務(wù)分配策略，結(jié)合飛行影響因素的特征重要性，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)具體包括：

6.如權(quán)利要求1所述的基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法，其特征在于，還包括：獲取每架單體無人機(jī)的實(shí)時(shí)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)路徑數(shù)據(jù)，判斷是否發(fā)生環(huán)境突變，若是，通過自適應(yīng)蟻群算法檢驗(yàn)單體無人機(jī)電量是否能夠完成任務(wù)。

7.基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括：

8.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法的步驟。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于多層級(jí)協(xié)同決策的無人機(jī)調(diào)度方法及系統(tǒng)，屬于無人機(jī)智能調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域。包括：獲取無人機(jī)集群的飛行任務(wù)并分解為多個(gè)子任務(wù)，結(jié)合單體無人機(jī)性能和子任務(wù)需求，確定子任務(wù)分配策略；根據(jù)子任務(wù)分配策略，結(jié)合飛行影響因素的特征重要性，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，并通過粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行迭代優(yōu)化，確定單體無人機(jī)的最優(yōu)飛行任務(wù)執(zhí)行方案；根據(jù)最優(yōu)飛行任務(wù)執(zhí)行方案，通過路徑規(guī)劃算法進(jìn)行多無人機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃，生成最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行路徑。能夠提升了整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行效率，還增強(qiáng)了無人機(jī)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)對(duì)能力，解決了現(xiàn)有無人機(jī)在任務(wù)分配和資源調(diào)度上存在的響應(yīng)速度慢、準(zhǔn)確率低、環(huán)境適應(yīng)性差等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：杜聰,潘新昊,吳建清,張子毅,田源,王建柱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19