多UAV協(xié)同任務(wù)規(guī)劃層次分解及約束處理方法研究

摘要： 針對多UAV協(xié)同任務(wù)規(guī)劃問題的復(fù)雜性，構(gòu)建了多UAV協(xié)同任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的總體框架，分析了多UAV協(xié)同任務(wù)的層次特性，提出了多UAV協(xié)同任務(wù)規(guī)劃分層策略；在不同層次上，將多UAV協(xié)同任務(wù)規(guī)劃問題抽象為多UAV協(xié)同任務(wù)分配和多UAV協(xié)同航跡規(guī)劃兩個子問題；設(shè)計(jì)了任務(wù)規(guī)劃邏輯流程，有效降低了任務(wù)規(guī)劃問題的求解難度。對多UAV協(xié)同任務(wù)規(guī)劃具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞： 無人機(jī)； 協(xié)同； 任務(wù)規(guī)劃； 層次分解； 約束處理

中圖分類號： TN957?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）05?0006?04

引 言

面對日趨復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境，戰(zhàn)術(shù)任務(wù)具有多重性與復(fù)雜性，由于載重限額和隱身性能等戰(zhàn)術(shù)要求，單架UAV一般難以同時具有較強(qiáng)的目標(biāo)探測、跟蹤和攻擊能力；另外，UAV通常被用于執(zhí)行高危險(xiǎn)任務(wù)，毀傷概率較高，單架UAV幾乎無法獨(dú)立完成作戰(zhàn)任務(wù)，需要多UAV協(xié)同完成[1]。隨著大量不同用途、不同類型、不同性能的UAV被投放到戰(zhàn)場執(zhí)行各種作戰(zhàn)任務(wù)，它們之間的協(xié)同問題就擺在了研究者面前。將多架UAV通過一種有效的協(xié)同策略配置起來，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)UAV資源的有效利用，而且能夠帶來更好的作戰(zhàn)效能；反之，如果缺乏有效的協(xié)同，不僅無法體現(xiàn)多架UAV集體作戰(zhàn)的優(yōu)勢，甚至?xí)霈F(xiàn)UAV之間沖突、碰撞的危險(xiǎn)。通常認(rèn)為，協(xié)同系統(tǒng)的效能大于單個個體的效能，因此，多UAV協(xié)同是UAV綜合使用的必然選擇，多UAV協(xié)同任務(wù)規(guī)劃已成為研究的熱點(diǎn)。