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旋翼無(wú)人機協(xié)同任務(wù)指派問(wèn)題研究與算法改進(jìn)
DOI:
CSTR:
作者:
作者單位:

國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院

作者簡(jiǎn)介:

通訊作者:

中圖分類(lèi)號:

TP391.8

基金項目:

國家自然科學(xué)基金資助(41775039,41775165,91544230)


Study and Algorithm Improvement on Collaborative Task Assignment of Rotor UAVs
Author:
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Fund Project:

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    摘要:

    在應用旋翼無(wú)人機群時(shí),每架無(wú)人機自主快速選擇目標空域點(diǎn),對于提升無(wú)人機群整體性能有很大作用。對于到達目標空域點(diǎn)即可降落的情況,可視作二分圖最佳匹配問(wèn)題,利用匈牙利算法進(jìn)行求解。對于到達空域點(diǎn)后,需要等待其他無(wú)人機全部就位后一同工作的情況,需要同時(shí)優(yōu)化平均移動(dòng)距離和最大移動(dòng)距離兩個(gè)耦合參數。經(jīng)多次實(shí)驗和測試,將匈牙利算法中代價(jià)矩陣各元素值替換為各自值的平方,可以在平均移動(dòng)距離與最優(yōu)解十分接近的情況下,使最大移動(dòng)距離減小,從而減小無(wú)人機懸停等待的消耗,縮短過(guò)程完成的時(shí)間。針對此問(wèn)題設計了只變異不交叉、父輩子輩一同評價(jià)的遺傳算法進(jìn)行求解與改進(jìn)算法對比,驗證了改進(jìn)后匈牙利算法在此問(wèn)題中具有更好的效果。由于算法計算速度快,適用于無(wú)人機上嵌入式系統實(shí)時(shí)計算。

    Abstract:

    In the application of the rotor unmanned aerial vehicle (UAV) cluster, the quick selection of a predetermined point of each UAV plays a great role for improving the overall performance. In the case of reaching the target airspace point and then landing, it can be regarded as the best matching problem of the bipartite graph, which can be solved by the Hungarian algorithm. In the case of reaching the airspace point then waiting for the other UAVs to work together after they are fully in place, it is necessary to optimize both of the coupling parameters: the mean moving distance and the maximum moving distance at the same time. The value of elemental in the cost matrix of the Hungarian algorithm is replaced after experiments and tests, so that the maximum moving distance can be reduced when the average moving distance is very close to the optimal solution, and the time to complete the process can be shortened. Genetic algorithm for this problem was designed to compared with the improved algorithm. It is verified that the improved Hungarian algorithm performs better in this problem. Due to the fast calculation of this algorithm, it is suitable for real-time calculation of embedded system in UAV.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

沈奧,周樹(shù)道,王敏,彭舒齡,劉展華.旋翼無(wú)人機協(xié)同任務(wù)指派問(wèn)題研究與算法改進(jìn)計算機測量與控制[J].,2020,28(9):182-186.

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歷史
  • 收稿日期:2020-02-08
  • 最后修改日期:2020-03-05
  • 錄用日期:2020-03-06
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2020-09-16
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