本技术涉及一种适用于多类型目标快速打击任务规划的工程化方法,属于多无人飞行器任务规划领域。包括:构建多类型目标模型;根据飞行器位置和目标位置计算各个飞行器到各个目标的航迹长度,根据航迹长度及飞行器自身能力确定对该目标执行打击任务的飞行器;所述飞行器自身能力包括剩余航程、剩余打击能力;建立打击任务教学模型,依据贪心算法筛选评价指标最小的目标作为当前选择的最优打击目标,根据对目标执行打击需要的无人机数量来对该目标执行打击的无人飞行器序列;对已经分配执行打击任务的无人飞行器规划航路,以航程最短为目标通过循环遍历的方式寻找最优打击角度。本发明有效缩短多无人飞行器协同打击任务航迹规划求解时间,提升算法工程化应用能力。
背景技术
无人飞行器在军事和民用领域发挥着越来越重要的作用,如情报收集、区域监视、环境监测、搜索和救援等。然而,由于单架无人飞行器自身能力的限制,难以完成复杂的作战任务。因此,多无人飞行器协同执行一组任务成为了当下和未来的研究热点之一。而为了使多无人机飞行器能够充分发挥优势,需要进行任务分配,使无人机之间有序地执行任务,最大限度地发挥无人飞行器集群的性能。
在科研领域中,通常将任务规划问题建模为旅行商问题(Travelling SalesmanProblem,TSP),该问题是一个经典的组合优化问题,将该问题进行数学建模后,可以描述为:一个商品推销员要去若干个城市推销产品,从其中某一个城市出发,经过所有城市后,回到出发城市,如何选择路线,使得总路程最短。在求解此类问题时,路径通常用欧式距离近似代替,而在任务规划问题中,通常会采用更加准确且符合实际的Dubins距离等几何计算方法确定两者之间的路径长度。
从任务规划问题求解方法看:由于此类问题是一个NP完全问题,采用穷举法求解效率低下,目前主流的方法是采用一些随机的、启发式的搜索算法,如遗传算法、蚁群算法、模拟退火算法、粒子群算法等,但这些算法都存在相同的缺点,只能无限接近最优解,但无法得到最优解,且此类算法受初始条件等的影响较大,得到的结果具有不确定性,无法具体评判结果好坏,难以运用于实际工程应用当中。
从任务规划适用对象看:对于作战场景中的任务规划问题,通常将目标简单建模为质点,并不符合任务规划问题的工程化应用。由于目标可能具有不同的空间特征、行为等,因此需要根据目标尺寸、无人飞行器火控瞄准视场大小之间的关系,细分目标类型为点目标、线目标、面目标,在目标类型异构且具有不同特性的情况下,协调多无人飞行器的内部资源,考虑打击角度、航路长度、航路转折点数目、飞行器转弯半径、飞行器末制导预留横向距离等关键因素,通过优化打击任务分配方案和缩短飞行路径总长,保证打击任务顺利完成。
因此,研究一种适用于多类型目标快速打击任务规划的方法,在保证任务顺利完成的前提下,缩短规划问题的求解时间,对于方法的工程化应用具有相当重要的理论和现实意义。
实现思路