一种多无人机路径规划方法技术

本发明专利技术提出了一种多无人机路径规划方法，实现步骤为：构建多无人机路径规划场景模型；构建监测区域的无向完全图；对无人机群进行任务分配；获取无人机群的路径规划结果。通过构建监测区域的无向完全图，将每架无人机所遍历的监测点连同出发点建模成无向完全图，并在无向完全图间进行点的转移和交换操作不断优化任务分配结果，在优化后的任务分配结果的基础上求得每架无人机的最小哈密顿环，并在最小哈密顿环间进行点的转移，进一步优化任务分配结果，同时得到无人机群的路径规划结果，从而保证多无人机中飞行距离最大的那架无人机的飞行距离最小，飞行时间最短。

【技术实现步骤摘要】
一种多无人机路径规划方法
本专利技术属于无人机
，涉及一种多无人机路径规划方法。
技术介绍
无人机(UAV)由于其机动性高、部署灵活、成本低等特点，越来越受到学术界和工业界的关注，比如无人机可用于智能农场、搜救、灾后评估等多种场景下的自主监测。由于单无人机在执行任务时在实时性、完备性、可靠性方面存在不足，因此需要多架无人机来执行任务，在对多无人机执行任务所带来的问题展开研究时，任务的耦合性使得协同问题应运而生，解决多架无人机协同问题的关键技术挑战是，在保证所有任务均完成的前提下，如何才能为每架无人机规划出高效的飞行路径；解决步骤一般为：首先通过对多架无人机进行任务分配，然后在任务分配的基础上进行路径规划，最后得到每架无人机所对应的最优飞行路径，多无人机能否规划出最优飞行路径的关键在于是否能进行合理的任务分配；例如申请公布号CN109186611A，“无人机飞行路径规划方法及装置”的专利申请，公开了一种无人机飞行路径规划方法，该方法通过改进的基于分支定界法基本思想的任务分配算法，对任务分配的min-max整数规划问题进行求解，再通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多无人机路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)构建多无人机路径规划场景模型：/n构建包括分布在三维直角坐标系xoy平面内的监测区域和位于该三维直角坐标系空间中的无人机群A＝{A

【技术特征摘要】
1.一种多无人机路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)构建多无人机路径规划场景模型：
构建包括分布在三维直角坐标系xoy平面内的监测区域和位于该三维直角坐标系空间中的无人机群A＝{Ai|1≤i≤M}的多无人机路径规划场景模型，监测区域包括无人机A的出发点depot和N个监测点V＝{nj|1≤j≤N}，其中，M表示无人机的架数，M≥2，Ai表示飞行高度为Hi的第i架无人机，nj表示位置坐标为(xj,yj)的第j个监测点，N≥M；
(2)构建监测区域的无向完全图：
将监测点V随机划分为与无人机的架数相等的M个分区，每个分区至少包含一个监测点，并将每个分区中的每两个监测点，以及每个分区中的每个监测点与A的出发点depot进行连接，形成无向完全图集合ψ＝{Gi|1≤i≤M}，其中，Gi表示Ai对应的无向完全图；
(3)对无人机群A进行任务分配：
(3a)计算每个无向完全图Gi中所有边的总长度W(Gi)；计算每个监测点nj到每个无向完全图Gi中每个监测点及出发点depot所形成的边的总长度ΔW(Gi,nj)；计算每个无向完全图Gi的大小D(Gi)；
(3b)设无向完全图集合ψ中每两个无向完全图组合成的所有无向完全图对的检查参数为unchecked，每个无向完全图对的转移参数和交换参数分别为flag_t和flag_s，当unchecked＝1时，表示ψ中存在未检查的无向完全图对，当unchecked＝0时，表示ψ中不存在未检查的无向完全图对，当flag_t＝1时，表示无向完全图对中的两个无向完全图可以进行点的转移，当flag_t＝0时，表示无向完全图对中的两个无向完全图不可以进行点的转移；当flag_s＝1时，表示无向完全图对中的两个无向完全图可以进行点的交换，当flag_s＝0时，表示无向完全图对中的两个无向完全图不可以进行点的交换，并令unchecked＝1，flag_t＝1，flag_s＝1；
(3c)对无向完全图集合ψ进行优化：
(3c1)判断unchecked＝1是否成立，若是，执行步骤(3c2)，否则，令得到ψ优化后的无向完全图集合
(3c2)判断无向完全图集ψ中是否存在flag_t＝1的无向完全图对，若是，随机选取一个flag_t＝1的无向完全图对(Ga,Gb)，并执行步骤(3c3)，否则，执行步骤(3c4)；
(3c3)当D(Ga)＞D(Gb)时，判断Ga中是否存在一个转移到Gb中且满足max{D(Ga),D(Gb)}减小的监测点，若是，将max{D(Ga),D(Gb)}减小最多的点作为最佳转移点nv*，并将nv*从Ga中转移到Gb中，同时对Ga和Gb的W、ΔW和D以及与Ga和Gb组成的所有无向完全图对的参数进行更新后，执行步骤(3c1)，否则，令(Ga,Gb)对应的转移参数flag_t＝0，并执行步骤(3c1)；
(3c4)判断无向完全图集ψ中是否存在flag_s＝1的无向完全图对，若是，随机选取一个flag_s＝1的无向完全图对(Gε,Gη)，并执行步骤(3c5)，否则，令unchecked＝0，并执行步骤(3c1)；
(3c5)判断Gε和Gη中是否各存在一个交换到对方的无向完全图中，且满足max{D(Gε),D(Gη)}减小的监测点，若是，将max{D(Gε),D(Gη)}减小最多的两个点作为最佳交换点并将在无向完全图Gε与Gη之间进行交换，同时对Gε和Gη的W、ΔW和D以及与Gε和Gη组成的所有无向完全图对的参数进行更新后，执行步骤(3c1)，否则，令(Gε,Gη)对应的交换参数flag_s＝0，并执行步骤(3c1)；
(3d)对无向完全图集合ψπ进行改善：
(3e)设优化后的无向完全图集ψπ中最大无向完全图大小是否可以减小的参数为possible_1，当possible_1＝1时，表示可以减小，当possible_1＝0时，表示不可以减小，并令possible_1＝1；
(3f)判断possible_1＝1是否成立，若是，令

并执行步骤(3g)，否则，令得到对ψπ改善后的无向完全图集合
(3g)对无向完全图集合ψ*进行调整：
(3g1)假设中存在满足如下条件的监测点nj，则nj为异常点，得到ψ*对应的异常点集合






其中包含了中的所有异常点，α为异常点判断门限，1≤k*≤M，k*≠i*，表示包含的点数目；
(3g2)将中的每个异常点nj从当前所在的无向完全图转移至nj距离ψ*中的最小的无向完全图中，1≤s*≤M，并对无向完全图和的W、ΔW和D以及与和组成的所有无向完全图对的参数进行更新，得到调整后的无向完全图集合
(3h)令un...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琰，刘佳玥，焦利彬，索宏泽，岳群彬，聂冬冬，魏艺璇，朱继坡，刘杰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61