一种空地协同任务路线规划方法、装置、终端及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空地协同任务路线规划方法、装置、终端及存储介质，方法包括：根据无人机的续航能力、各个待访问的目标点位置和各个车辆停靠点的位置生成至少一个无人机初始路线；采用第一邻域搜索算法对各个所述无人机初始路线中的目标点访问顺序进行优化，得到至少一个无人机中间路线；采用第二邻域搜索算法对各个所述无人机中间路线中的停靠点访问顺序进行优化，将优化过程中的最优解作为目标路线。本发明专利技术可以实现在空地协同监测任务中快速高效地进行路线规划。高效地进行路线规划。高效地进行路线规划。

【技术实现步骤摘要】
一种空地协同任务路线规划方法、装置、终端及存储介质


[0001]本专利技术涉及无人机监测
，特别涉及一种空地协同任务路线规划方法、装置及终端。

技术介绍

[0002]随着高精度传感器的小型化，UAV(Unmanned Aerial Vehicle，无人机)在军事和民用应用(例如边境巡逻和农作物监测)中发挥着越来越重要的作用。考虑到旋翼无人机可以在低空飞行并悬停在目标区域以收集精确的信息，是完成情报、监视和侦察等任务的首选。此外，便携性、有效性和低成本等的优点促进了UAV的推广与应用。
[0003]但是，由于电池电量的限制，无人机无法长时间/远距离执行任务，这极大地限制了其利用率，可以将地面车辆(Ground Vehicle，GV)作为移动平台辅助UAV完成监测任务，UAV飞行速度快但续航有限，可以部署在行驶距离较长但行驶缓慢的GV(Ground Vehicle，地面车辆)上完成大范围监测任务。在任务区域中有一组UAV需要侦查的目标，这些目标位于路网之外。GV无法接近这些目标，需要UAV进行访问。在路网上有一些可选的停车节点，GV可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空地协同任务路线规划方法，其特征在于，所述方法包括：根据无人机的续航能力、各个待访问的目标点位置和各个车辆停靠点的位置生成至少一个无人机初始路线；采用第一邻域搜索算法对各个所述无人机初始路线中的目标点访问顺序进行优化，得到至少一个无人机中间路线；采用第二邻域搜索算法对各个所述无人机中间路线中的停靠点访问顺序进行优化，将优化过程中的最优解作为目标路线。2.根据权利要求1所述的空地协同任务路线规划方法，其特征在于，所述根据无人机的续航能力、各个待访问的目标点位置和各个停靠点的位置生成至少一个无人机初始路线，包括：在不考虑无人机的续航能力的前提下生成至少一个完整路线，所述完整路线中包括每个目标点；根据所述无人机的续航能力对所述至少一个完整路线中的目标完整路线进行拆分，得到多个子路径；根据各个停靠点的位置以及所述无人机的续航能力确定每个所述子路径对应的停靠点；将每个所述子路径对应的停靠点加入至所述目标完整路线，生成所述无人机初始路线。3.根据权利要求2所述的空地协同任务路线规划方法，其特征在于，每个所述子路径中的目标点顺序与所述完整路线中的顺序一致，在满足所述无人机的续航能力的前提下每个所述子路径中包括的目标点数量最大；所述根据所述无人机的续航能力对所述至少一个完整路线中的目标完整路线进行拆分，得到多个子路径，包括：对于第n个子路径，从所述第n个子路径的起点开始按照所述完整路线中的顺序依次确定所述第n个子路径中包括的目标点，若第一目标点被包括在所述第n个子路径中时所述第n个子路径超出所述无人机的续航能力，则将所述第一目标点作为第n+1个子路径的起点，n为正整数，n为正整数。4.根据权利要求2所述的空地协同任务路线规划方法，其特征在于，所述根据各个停靠点的位置以及所述无人机的续航能力确定每个所述子路径对应的停靠点，包括：根据各个停靠点的位置以及目标子路径中各个目标点的位置，确定可选停靠点集；根据所述无人机的续航能力在所述可选停靠点集中确定所述目标子路径对应的停靠点。5.根据权利要求1所述的空地协同任务路线规划方法，其特征在于，所述采用第一邻域搜索算法对各个所述无人机初始路线中的目标点访问顺序进行优化，得到至少一个无人机中间路线，包括：构建多个第一算子对，每个所述第一算子对中包括第一破坏算子和第一修复算子，所述第一破坏算子被应用时在无人机路线中删除目标点，所述第一修复算子被应用时在无人机路线中插入目标点；对于各个所述无人机初始路线中的目标无人机初始路线，通过迭代进行优化，得到所述目标无人机初始路线对应的无人机中间路线；
在每一轮迭代中：初始化每个所述第一算子对被选中的概率为1/N，其中，N为所述第一算子对的数量；在所述多个第一算子对中选择目标第一算子对，在所述目标无人机初始路线的当前解中应用选中的所述目标第一算子对生成所述目标无人机初始路线的新解；根据所述目标无人机初始路线的新解对应的优化目标值更新所述目标无人机初始路线对应的最优解和所述目标第一算子对的得分；根据所述目标第一算子对的得分更新所述目标第一算子对被选中的概率；重新执行所述在所述多个第一算子对中选择目标第一算子对的步骤，直至本轮迭代中选择目标第一算子对的次数达到次数阈值，结束本轮迭代，开始下一轮迭代；当迭代轮数达到轮数阈值后，停止迭代，将所述目标无人机初始路线对应的最优解作为一个所述无人机中间路线。6.根据权利要求5所述的空地协同任务路线规划方法，其特征在于，所述第一破坏算子包括第一随机破坏算子、第一贪婪破坏算子和第一最大节省破坏算子；其中，所述第一随机破坏算子被应用时，在所述无人机初始路线的当前解中随机选择目标点并删除；所述第一贪婪破坏算子被应用时，在所述无人机初始路线的当前解中删除花费大于第一预设值的目标点，所述花费包括路程花费和服务时间花费；所述第一最大节省破坏算子被应用时，在所述无人机初始路线的当前解中删除节省值大于第二预设值的目标点，所述节省值包括所述无人机初始路线的当前解中包括或不包括目标点的优化目标值之差。7.根据权利要求5所述的空地协同任务路线规划方法，其特征在于，所述第一修复算子包括第一贪婪插入算子、第一最佳插入算子和第一Regret
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2插入算子；其中，所述第一贪婪插入算子被应用时，将在破坏操作中被删除的每个目标点将在破坏操作中被删除的目标点按照随机顺序依次贪婪插入至目标位置，所述目标位置为目标点被插入至所有可行位置后优化目标值增加最少的位置；所述第一最佳插入算子被应用时，确定在破坏操作中被删除的所有目标点中每个没有被插入的目标点的最佳插入位置，将插入代价最小的目标点插入到对应的最佳插入位置，重复所述确定在破坏操作中被删除的所有目标点中每个没有被插入的目标点的最佳插入位置的步骤，直至破坏操作中被删除的所有目标点均被插入；所述第一Regret
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2插入算子被应用时，确定在破坏操作中被删除的所有目标点中每个没有被插入的目标点的最佳插入位置和次佳插入位置，最佳插入位置和次佳插入位置差异最大的目标点优先被插入至对应的最佳插入位置，重复所述确定在破坏操作中被删除的所有目标点中每个没有被插入的目标点的最佳插入位置的步骤，直至破坏操作中被删除的所有目标点均被插入。8.根据权利要求5所述的空地协同任务路线规划方法，其特征在于，所述根据所述目标无人机初始路线的新解对应的优化目标值更新所述目标无人机初始路线对应的最优解和所述目标第一算子对的得分，包括：当所述目标无人机初始路线的新解对应的优化目标值优于当前的最优解对应的优化目标值时，则将当前解更新为新解，并将最优解更新为新解，将所述目标第一算子对的得...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁赛，丁玉隆，尉越，崔金强，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：