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多无人机同时到达的可解集算法

理论数学 2024年第2期14卷 629-641页

作者：崔燕于洋刘妍杉郝昕然青岛大学数学与统计学院山东青岛

随着无人机技术的快速发展,研究多无人机协同运动具有重要的现实意义。本文针对多架同质的无人机,在障碍约束下考察其同时到达给定目标区域的问题。我们基于距离聚类的Euler方法构造近似可解集,进而获得障碍情境下多无人机的可行轨迹。... 详细信息

随着无人机技术的快速发展,研究多无人机协同运动具有重要的现实意义。本文针对多架同质的无人机,在障碍约束下考察其同时到达给定目标区域的问题。我们基于距离聚类的Euler方法构造近似可解集,进而获得障碍情境下多无人机的可行轨迹。最后,数值仿真证明了理论结果的有效性。

关键词：到达问题可解集多无人机

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基于动态能耗的多无人机协同任务分配

计算机仿真 2024年第3期41卷 25-32,127页

作者：史晓田张宏立董颖超新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830017

针对多无人机物流配送存在的空载率高、能源利用效率低等问题,考虑同时送取货的多无人机配送场景和无人机实时能耗变化,提出了无人机动态能耗模型,进行了多无人机同时送取货任务分配问题的研究。用遗传算法对问题进行求解,针对经典遗传... 详细信息

针对多无人机物流配送存在的空载率高、能源利用效率低等问题,考虑同时送取货的多无人机配送场景和无人机实时能耗变化,提出了无人机动态能耗模型,进行了多无人机同时送取货任务分配问题的研究。用遗传算法对问题进行求解,针对经典遗传算法对初始种群的依赖性、易早熟、局部搜索能力弱等特点,设计了一种混合初始化方法,引入了食肉植物算法繁殖机制,并结合问题特性设计了内交叉策略和反馈变异策略,同时引入了过程精英策略,对遗传算法进行了改进。实验结果表明,改进的遗传算法可以有效求解基于动态能耗的多无人机任务分配问题。

关键词：多无人机动态负载能耗均衡任务分配遗传算法

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基于改进拍卖算法灾后救援多无人机任务分配

沈阳理工大学学报 2024年第2期43卷 29-37,44页

作者：许可高宏宇雷鸣叶彩霞沈阳理工大学理学院沈阳110159 沈阳理工大学自动化与电气工程学院沈阳110159

为提高灾后无人机(UAV)救援的效率,本文研究多无人机灾后侦察任务分配问题。考虑无人机续航时间、灾区地形以及是否遇到飞行障碍等因素,以无人机执行任务总时间最小为优化目标建立多无人机侦察任务分配模型,设计了混合动态规划的改进拍... 详细信息

为提高灾后无人机(UAV)救援的效率,本文研究多无人机灾后侦察任务分配问题。考虑无人机续航时间、灾区地形以及是否遇到飞行障碍等因素,以无人机执行任务总时间最小为优化目标建立多无人机侦察任务分配模型,设计了混合动态规划的改进拍卖算法(hybrid dynamic programming auction, HDPA)求解模型。首先将无人机执行任务所需时间价值化,以单无人机执行任务所获收益最大为优化目标,设计动态规划算法获得单无人机执行任务最优序列作为初始投标方案,以防止拍卖算法陷入局部最优、提高算法的收敛速度;其次设计价格更新机制,解决投标任务之间的冲突,最终获得多无人机侦察任务分配最佳方案。实验结果表明,各无人机执行任务较为均衡,完成任务的总时间与传统的拍卖算法、遗传算法、海洋捕食者算法(marine predators algorithm, MPA)相比平均缩短了3.5%、5.6%、4.75%。

关键词：多无人机任务分配动态规划拍卖算法

基于DQN出价策略的多无人机目标分配拍卖算法

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聊城大学学报（自然科学版） 2024年第4期37卷 23-32页

作者：陈梓豪胡春鹤北京林业大学工学院北京100083

为实现多无人机监测目标分配任务匹配度、成功率等收益最大化及路径长度、障碍物碰撞风险等代价最小化,基于数据样本驱动的强化学习方法,提出了一种融合深度Q网络(Deep Q-network,DQN)出价策略的自主进化拍卖算法。首先,构建了多无人机... 详细信息

为实现多无人机监测目标分配任务匹配度、成功率等收益最大化及路径长度、障碍物碰撞风险等代价最小化,基于数据样本驱动的强化学习方法,提出了一种融合深度Q网络(Deep Q-network,DQN)出价策略的自主进化拍卖算法。首先,构建了多无人机任务目标拍卖的马尔科夫决策模型,并且分别以竞拍者剩余竞拍容量为环境,输出增价因子为动作,前后两轮拍卖收益增幅为回报。其次,构建了新型的DQN出价和竞拍决策神经网络模型。该模型通过构建包含拍卖环境、增价因子、回报等元素的强化学习训练样本库,在拍卖过程中以一种离线学习模式不断训练DQN神经网络,使其按照DQN策略在拍卖过程中,根据拍卖环境输出增价因子,实现拍卖结果收益的优化。最后,通过多无人机多监测目标分配仿真,验证了所提出基于DQN拍卖机制的目标分配方法的有效性。通过与传统拍卖算法结果相比,方法获得的拍卖收益提升21.4%。

关键词：多无人机拍卖算法 DQN 多目标分配拍卖收益

基于改进粒子群的配网多无人机灾损巡检任务分配方法

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电气技术与经济 2024年第4期 106-108页

作者：胡振维莫一夫李钰郑松源潘岐深广东电网有限责任公司

为提高配电网多无人机灾损巡检任务分配效果,本次开展基于改进粒子群的配网多无人机灾损巡检任务分配方法。该方法充分考虑配网执行任务环境、无人机群、巡检任务目标等因素完成多无人机灾损巡检任务分配模型构建,然后应用改进粒子群算... 详细信息

为提高配电网多无人机灾损巡检任务分配效果,本次开展基于改进粒子群的配网多无人机灾损巡检任务分配方法。该方法充分考虑配网执行任务环境、无人机群、巡检任务目标等因素完成多无人机灾损巡检任务分配模型构建,然后应用改进粒子群算法进行模型求解,实现多无人机灾损巡检任务分配。最后利用实验证明所提方法的先进性。实验结果表明,应用所提方法进行任务分配后,不存在无人机反复巡检的情况,优化未应用前,分配效果较好。

关键词：配电网多无人机灾损巡检任务分配

基于多无人机远程动目标跟踪的信息传输算法研究

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信息记录材料 2024年第5期25卷 52-54页

作者：陈晓峰成亚勇中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081

针对轻型无人机群在远程动目标信息传输中面临的通信距离限制、带宽受限、信号干扰及无人机数量限制等问题,为提高信息传输的效率、可靠性与准确性,本文改进存储转发(store and forward,SF)算法,以有效解决无人机之间因通信受限造成信... 详细信息

针对轻型无人机群在远程动目标信息传输中面临的通信距离限制、带宽受限、信号干扰及无人机数量限制等问题,为提高信息传输的效率、可靠性与准确性,本文改进存储转发(store and forward,SF)算法,以有效解决无人机之间因通信受限造成信息无法传回测控站的问题。首先,对多无人机远程动目标跟踪系统模型进行设计;其次,设计与优化信息传输算法;最后,通过实验来验证本文提出的信息传输算法的可行性与有效性。以期为更多领域的远程信息传输与动目标跟踪问题提供有益借鉴与指导,并为航天任务的成功执行提供有力技术支撑。

关键词：多无人机远程动目标跟踪信息传输算法

多无人机任务分配/航迹规划的一体化求解方法

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宇航学报 2023年第12期44卷 1860-1870页

作者：徐杰吴蔚楠龚春林西北工业大学航天学院西安710072

针对多异构无人机任务分配和航迹规划存在的强耦合特性,为解决串行求解仅能获得局部最优解的问题,提出了一种基于图论的一体化求解框架,采用三维Dubins模型,通过对无人机航向角进行离散化,将路径规划问题和任务分配问题建立为离散图模... 详细信息

针对多异构无人机任务分配和航迹规划存在的强耦合特性,为解决串行求解仅能获得局部最优解的问题,提出了一种基于图论的一体化求解框架,采用三维Dubins模型,通过对无人机航向角进行离散化,将路径规划问题和任务分配问题建立为离散图模型。为了实现该混合整数规划问题的快速求解,建立了基于并行化处理的遗传算法策略;为避免执行时序约束任务存在的死锁问题,引入深度优先算法(DFS),通过检测时序任务图环路状态判断任务规划结果的可行性,从而剔除规划结果中的不可行解。仿真结果表明,相比于解耦方法,一体化求解方法能明显提高规划结果的品质;相比于集中式遗传算法,分布式遗传算法能显著提高算法的收敛速度。

关键词：多无人机航迹规划任务分配遗传算法 Dubins模型

多无人机同时到达的standoff跟踪控制

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哈尔滨工业大学学报 2023年第4期55卷 18-25页

作者：杜智慧史静平刘志敏卢京潮西北工业大学自动化学院西安710072 陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室(西北工业大学) 西安710072 西安爱生技术集团公司西安710065

为实现多无人机standoff目标跟踪与同时到达,提出了一种新的比例Lyapunov矢量场和基于τ耦合理论的协同速度控制器。首先,与其他的Lyapunov矢量场相比,比例Lyapunov矢量场中增加了一个可设置的参数,使得在跟踪过程中无人机能够在收敛速... 详细信息

为实现多无人机standoff目标跟踪与同时到达,提出了一种新的比例Lyapunov矢量场和基于τ耦合理论的协同速度控制器。首先,与其他的Lyapunov矢量场相比,比例Lyapunov矢量场中增加了一个可设置的参数,使得在跟踪过程中无人机能够在收敛速度和航向角速率限制之间取得平衡,最大限度的发挥无人机的性能;然后,通过进一步的理论分析得出参数越小,收敛速度越快,但是航向角速率越大。同时给出了在最大航向角速率限制下参数的选取方法,以保证获得较快的收敛速度。最后,为保证无人机能够从不同初始位置同时到达目标点,设计了基于τ耦合理论的协同速度控制律,该控制律不需要考虑实际的不规则飞行路径,只需要计算当前点到目标点的直线距离,避免了现有四维路径规划方法中路径积分复杂的问题,算法更加简单,更有利于工程实现。结果表明,通过数字仿真实例和硬件在环实验,验证了所提方法能够导引无人机同时到达目标点,并快速收敛到standoff半径,说明了该方法的有效性和优越性,且能够应用于工程实际。

关键词：多无人机 standoff跟踪 Lyapunov矢量场同时到达 τ理论

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多无人机地面移动目标搜寻和定位

吉林大学学报（工学版） 2023年第3期53卷 832-840页

作者：徐卓君王耀祥黄兴彭程吉林大学通信工程学院长春130022 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为了提高多无人机搜寻的效率,降低实际搜寻过程中操作和通信延时带来的误差影响,提高定位精度,提出了多无人机地面移动目标搜寻和定位方法。首先,通过地面站为单一无人机手动搜寻框选目标并提取目标共享信息。然后,他机根据共享信息,利... 详细信息

为了提高多无人机搜寻的效率,降低实际搜寻过程中操作和通信延时带来的误差影响,提高定位精度,提出了多无人机地面移动目标搜寻和定位方法。首先,通过地面站为单一无人机手动搜寻框选目标并提取目标共享信息。然后,他机根据共享信息,利用YOLOv3自动检测并定位目标。最后,设计了基于判别相关滤波器的延时误差补偿算法,对选定过程中的坐标误差进行估计和补偿。实验结果表明,本文方法有效提高了多机目标搜寻和定位的效率和精度。

关键词：控制理论与控制工程多无人机目标搜寻误差补偿