多无人机的协同任务路线规划

《多无人机的协同任务路线规划》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、电子世界2017,21,84-85多无人机的协同任务路线规划王红霞张朋沈阳理工大学导出/参考文献关注分享收藏打印摘要：如今，单一的无人机已满足不了人们的需求，越来越多的学者投入到多无人机协作领域中来，各国也加入到这场关于无人机军事化应用的竞赛之中。无人机执行任务前，无人机地面控制系统必须预先设定好任务计划，并将数据发送到无人机的飞控计算机上，接受地面控制系统所下达的任务后，无人机将按照设定好的航线航行并执行任务。关键词：多无人机;路径规划;协同作业;几何加权;路径规划;1引言无人机(UnmannedAerialVehicle,DAV)是一种具备自主飞行和独立执行任务能

2、力的新型作战平台，不仅能够执行军事侦察、监视、搜索、目标指向等非攻击性任务，而且还能够执行对地攻击和目标轰炸等作战任务。随着无人机技术的扩散与进步、战场的环境日益危险、训练飞行员以及有人机研发制造的成本提升、对战争所带来的人员伤亡和损耗的承受能力的降低，无人机势必在未来的战争中有着重要的地位。2多无人机协同任务分析与建模2.1任务分析无人机执行任务时，需要完成对给定目标群的的侦查任务，并拟制最佳路线和调度策略，采用几何加权法求解多目标的规划问题进行最佳路线的制定。当无人机飞行时，会被雷达进行监测，应确保无人机滞留在雷达有效探测范围内时间最小。因此，分为无人机从基地到目

3、标群的路径中被雷达探测到的时间最小和无人机到0标群后执行侦查任务时被雷达探测到的时间最小两部分。2.2准备工作A.雷达对无人机探测的有效距离70km,即雷达对FY型无人机的有效探测区域是半径为70km的半球区域，无人机巡航飞行高度1500m，当无人机飞行在有效探测区域边缘时，将无人机投影到地面上，用勾股定理算得无人机地面投影点到雷达距离为69.98km，与有效探测区域半径相差0.02km，对问题所求影响很小，可忽略不计，因此雷达对FY型无人机的有效探测区域可以简化为二维平面内矩形区域，示意图如图1所示。图1雷达监测示意图下载原图B.为了简化模型，在选取最佳路径时，先将

4、10个目标群分别看作10个整体;在求取最小时间时，再对每个目标群整体进行细化建模。C.无人机对目标群执行侦察任务所走的路线中，由于无人机最小的转弯半径为70m,对求取的最小时间影响很小，因此为简化计算，将转弯时间忽略不计。2.3多目标群间转移模型为求解无人机最佳的航行路线及航行时被雷达监测到的最小时间，建立以下模型。由题意可知，目标群、无人机基地位置示意图如图2所示。将各目标群中离散的目标点用一个包络圆伍围。包络圆的圆心采用平均值法针对其包含的所有离散的目标点求得;包络圆的半径则是圆心坐标与目标群中距离圆心最远点的距离值，如图3所示。900700BODIf-500*4

5、0030020010090.091dDTOHOSH缽榔WTO31^09(1H.H9f孰M

6、

7、74UI&P021助1W2002S090D3图2FI标群、无人机棊地位置示意图不载原图图3包络圆示意图下载原图（JC.-V.）根据算法流程及示意图显示，求取傭醐圆心坐标••釆用公式（1）和公式（2）;求取包络阀半径ravPP,采用公式（3）,其中每个目标群中距离包络圆中心最远点坐标为⑴(2)(3)通过公式（1）、公式（2）和公式（3）求取10个目标群的包络圆圆心及半径后,再利用公式（4）求取无人机基地坐标到各0标群包络圆圆心的距离：(4)(5)利用几何

8、加权划分搜索区域的方法对目标群划分区域，将求取的值进行统一化量纲处理的结果作为划分搜索区域的权值。统一化量纲利用公式（5），勿：这样会得到一个［0，1］范围内的数字，用#表示。利用几何加权法对B标群划分区域求解多B标的规划问题，经过计算各权值的大小将目标群划分为四个区域：Arm1;J02sJO8、JO1Arta3:X03xA09ArM2:AM.A>AQ5Area4:A06wX07A标群区域划分示意图如图4所示。使每个编队的航线长度棊本相等，进而保证了每个编队侦奔目标群所用的时间尽量平均，使得防御方雷达检测的时间最短，最佳路线制定为：P01Area1P03Area3

9、P05—>Area2P074Area4其屮四个区域屮的A标群侦察路线根据观察权值及就近原则制定为：jirso1::A02—>^4OS—>AClArsa2:J03—>A09Area3:A04A10A05Arsa.4::A06—>A07由于10个目标群的雷达均开机同时对侦察飞机进行探测，当有多架侦察机同时进入雷达监测区时，监测时间为重复时间，故为了减少雷达监测无人机的时间，应是四个基地的侦察无人机同时出发，然后只需找到各最佳路线上无人机最长被监测的吋间即是最小吋间。800700Q00W39*01Areal5004003002001OOArea450Are