基于改進蛙跳算法的多無人機協同任務分配研究*

張耀中，趙雪芳，豐文成

（西北工業大學電子信息學院，西安 710072）

0 引言

隨著無人機（unmanned aerial vehicle，UAV）的廣泛使用，多架UAV 協同作戰應用已經成為當前的研究熱點之一。合理有效的任務分配是發揮多UAV 協同優勢的關鍵技術，多UAV 協同任務分配涉及戰場態勢、UAV 自身性能和任務特性等諸多要素，是多種約束條件下的大規模協調控制問題。

國內外學者針對任務分配問題進行了大量研究，通常將該問題轉化為一些經典模型，如多旅行商問題（MTSP）模型［1］、車輛路徑問題（VRP）模型［2］、混合整數線性規劃（MILP）模型［3］等，同時也提出了許多有效的算法來求解任務分配問題。文獻［4］通過重新隨機方式對陷入“停止”和局部最優的粒子進行重置，將粒子群算法（PSO）與貪心算法相結合來求解任務分配問題。文獻［5］將細菌覓食算法與粒子群算法相結合，提出了混合細菌覓食算法，并對動態重分配策略進行改進，增加了對突發事件的處理能力。文獻［7］針對異構無人機在攻擊與評估時的任務分配問題，提出了將引力搜索算法與遺傳算法相結合的混合算法。

目前，國內外針對任務的預分配及動態分配問題已經取得了不少成果，但通常針對的UAV 類型、任務類型較為單一，特別是針對任務場景中出現的突發型任務，算法的求解收斂速度往往較慢。本文針對上述問題，建立了協同任務分配的數學模型，提出了一種基于Levy 飛行的改進隨機蛙跳算法用來生成初始任務方案，通過引入市場拍賣機制解決了針對突發任務環境下的動態任務分配問題，并通過仿真實驗驗證了算法的有效性。……