城市环境下多无人机应急救灾任务分配技术研究

《城市环境下多无人机应急救灾任务分配技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：V249论文编号：102870316-SX133学科分类号：081101硕士学位论文城市环境下多无人机应急救灾任务分配技术研究研究生姓名丁臻极学科专业控制理论与控制工程研究方向多无人机协同任务规划技术指导教师王从庆教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringTaskAllocationTechnologyofU

2、nmannedAerialVehiclesforEmergencyReliefinanUrbanTerrainAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyDingZhenjiAdvisedbyProf.WangCongqingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究

3、工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要无人机成本低，部署灵活，执行任务能力强，因此将无人机应用于城市环境下的应急救灾前景广阔。由于城市环境复杂且存在多种突发事件

4、，综合考虑无人机的能力进行任务分配能够显著提高无人机群协同执行任务的效能。本文针对城市环境下的多无人机应急救灾任务分配问题进行了研究。首先，针对城市环境建立简单数学模型，分析无人机应急救灾任务要求以及应用载荷特性，建立了多无人机同构任务系统和异构任务系统，阐述了其中的多种任务类型，包括搜索、探测、分类、处置和监控等任务，并分析多种救灾任务自身以及任务之间的约束关系。其次，以城市为背景，无人机应急救灾任务分配为研究对象，建立了高空MUAV监控低空SUAV执行的层次化任务分配模型，设计了多目标优化函数。改进粒子群优

5、化（PSO）算法，通过加入惯性权重的凹函数递减策略与将人工蜂群（ABC）算法引入到粒子群迭代环节，较好地解决粒子群算法易陷入局部最优的问题，同时提高算法收敛速度采用改进后的ABC-PSO算法对任务分配问题进行求解，并根据模型特点和约束条件建立粒子与实际问题的对应关系。分别对同构和异构系统任务分配问题进行仿真实验，验证了其有效性。再次，由于城市环境区域划分明显的特性，建立了多基地无人机分组任务分配模型，设计了平衡各基地无人机任务载荷的约束条件。应用ABC-PSO算法对不同的任务载荷、航程和剩余无人机资源要求下的多

6、基地无人机分组任务分配问题进行求解，仿真结果验证了模型与约束条件的合理性。最后，设计了城市环境下的动态层次化任务分配系统，从快速应对突发任务的角度，采用局部任务重分配策略。针对不同突发条件下的动态任务分配问题利用拍卖算法进行求解，仿真结果表明该算法易于实现且很好地解决了动态任务重分配问题。关键词：多无人机，应急救灾，任务分配，ABC-PSO算法，拍卖算法I城市环境下多无人机应急救灾任务分配技术研究ABSTRACTUnmannedAerialvehicle(UAV)hasstrongabilitytoperfor

7、mmultitaskswithlowcostandhighperformance.Manynaturalcalamitiesandemergenciesexistinthecomplexurbanterrain.TheapplicationofUAVinemergencyreliefhasbroadprospects.UAVcollaborativetaskallocationcanincreasetheefficiencyofcooperativemissionforUAVgroup.Thisthesisha

8、sstudiedtheUAVstaskallocationtechnologyforemergencyrescueinanurbanterrain.Firstofall,asimplemathematicalmodelofurbanterrainisestablished.Therequirementsofemergencerescueandthecharacteristicsofap