国外多无人机协同任务分配研究现状及发展趋势

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1、无人机DOI：10．16338／j．issn．1009—1319．2016．05．10国外多无人相协同任务分配研究坝状及发展趋势尹高扬周绍磊贺鹏程雷肖剑康宇航摘要多无人机协同多任务分配是实现多无人机协同作战的前提。介绍了多无人机协同任务分配的概念与需求。在此基础上，分析了当今国外多无人机协同任务分配的最新研究情况。根据战场环境以及实战需求，着重分析了多无人机协同任务分配所面临的挑战，并对多无人机协同任务分配的未来发展前景进行了展望。关键词多无人机任务分配控制系统结构实时性图1多无人机编队执行任务

2、引言人类自古就希望能够像鸟一样在蔚蓝的天空自由翱翔，为此这一大背景下诞生的。通常，无但是由多架同构、异构无人机组人类一直孜孜不倦地努力着。正人机指的是能够自主控制或由地成的无人机编队(图1所示)协是因为这样，先后诞生了风筝、面操作人员操控的无人驾驶飞同执行任务成为了新的研究热竹蜻蜓等象征人类飞翔的东西。机。点J。由于编队中的无人机性直到1903年，美国的莱特兄弟自19世纪60年代以来，战质、用途、有效载荷、作战能力制造出第一架依靠自身动力进行场不再是传统的陆、海、空战等各不相同，在满足各方面约束

3、载人飞行的飞机——飞行者1场，而是向着陆、海、空、天、电的前提下，如何在合适的时间内号，并在随后的试飞中取得了成一体化方向发展，各种军事理尽可能将所有任务分配给无人机功，这标志着人类终于实现了古论、武器装备也因此层出不穷。编队，以实现性能指标达到最大来已久的梦想。无人机作为新生代的产物，得到值，是能否充分发挥无人机编队飞机的出现给人类也带来了了非常高的重视。协同工作效能的关键。这就是多太多便利，但是，随着人类对危进入新世纪，无人机的发展无人机协同任务分配问题。险领域的探索以及战争的需要，更加迅速

4、，虽然目前有人驾驶歼无论是理论研究，还是工程传统有人驾驶的飞机已经不再能击机、轰炸机、强击机、预警机实践方面，美国在多无人机任务够满足以上要求，无人机正是在以及运输机等仍然是主战战机，分配领域都处在世界顶尖水平。本文2016-01-24收到，尹高扬、周绍磊分别系海军航空工程学院讲师、教授·54·飞航导弹2016年第5期无人机无人机将其采集的外部信息以及自身状态信息传输至控制中心，再由控制中心对这些信息进行分类、融合、分析与决策，并形成新的控制指令，随后发送给编队内的无人机，实现多无人机的任务分配

5、。目前，基于集中式控制系统进行多无人机任务分配的模型主要有多旅行商问题模型(MTSP)、车辆路径问题模型(VRP)、动态网络流优化模型图2SWARM执行任务模拟图(DNFO)、混合整数线性规划模型叫(MILP)、无人机多任务其国内多所军事院校、科研单场约束条件、能够执行任务的无分配问题模型(CMTAP)等。位、军火公司都曾以全球鹰、捕人机型号与数量等条件而采取不文献[19]以美军的捕食者食者、X-45、X-47等无人机为背同的任务分配控制方式。通常，与全球鹰为研究对象，将多无人景，进行了多无人机

6、的协同任务无人机任务分配的控制方式主要机的任务分配问题转化为VRP分配以及其它协同控制问题研有集中式控制、分布式控制与分问题模型，模型中将无人机视为究。层次分布式控制三种塘J。车辆，侦察目标视为顾客，最后图2为美军已经开始研制的1．1集中式控制系统结构采用禁忌搜索算法求解此问题。微型无人机系统——单元可重组集中式控制系统(图3所文献[20]则将类似的问题转化作战飞机阵列(SWARM)执行任示)指的是编队中所有无人机通为带时间窗的MTSP问题，最后务模拟图。通过选取多架微型无过唯一的一个控制中心进

7、行通采用反射禁忌搜索算法求解该问人机组成作战飞机阵列，能够同信，实现信号传输以及控制的一题。时完成侦察、监视、情报搜集、种系统结构。集中式控制系统结构的优点攻击以及毁伤评估等任务，集中式控制系统的控制中心主要有全局求解能力强，能够综SWARM采集的各种信息可以传可以是陆基平台、海基平台、空合考虑所有约束，比较适合求解输到指挥中心，一并汇集到指挥基平台或天基平台。编队内所有具有强耦合的多无人机任务规划人员处进行处理，做出判断。当问题。但是，由于数据传输都需飞机阵列中微型无人机的智能化要通过唯一的一

8、个控制中心进水平达到一定程度时，可以不经行，处理信息量太大，不易满足过指挥人员下达指令而直接对敌实时性要求，且可靠性、可维护．方目标进行攻击_l。性、抗干扰性都不高。1．2分布式控制系统结构1国外研究现状分布式控制系统(图4所由于战场态势、战争环境瞬示)指的是编队中所有无人机不息万变，因此，无人机编队遂行仅能通过控制中心进行通信，实各种作战任务时，战场环境势必现信号传输，还能在编队内的无不是一成不变的。无人机编队需人机之间实现通信的一种控制系图3集中式控制系统结构要根据任务类型与数量、各种战统结