本科畢業(yè)設計題 目： 無人機組群巡檢滅火系統(tǒng)設計 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 指導教師： 年 5 月 28 日 摘 要隨著無人機執(zhí)行任務的環(huán)境日益復雜，任務類型日益多樣，無人機己經(jīng)開始從單架次獨立任務的方式向著多架次、多類型的機群作戰(zhàn)方向發(fā)展。通過對多無人機協(xié)同任務分配的研究，可以使系統(tǒng)完成的任務類型更為多樣，同時任務完成的質(zhì)量和效率也獲得較大程度的提高。本文研究了集中式多類型無人機編隊任務分配方法。集中式指的是任務分配過程中，無人機處于從屬地位，不具有自主能力，完全受控制站中人的控制。多類型指的是無人機類型和執(zhí)行能力的不同。本文首先介紹了無人機的應用現(xiàn)狀，討論了幾種任務分配算法，分析了他們的優(yōu)缺點。其次，在靜態(tài)環(huán)境下基于平面網(wǎng)格坐標系，建立了一個多無人機任務分配數(shù)學模型，設計了一種有人參與的靜態(tài)分配算法。然后利用了一個無人機森林滅火的實例，通過 MATLAB 仿真和分析說明了算法的可行性和實用性。最后，在動態(tài)環(huán)境中，根據(jù)無人機狀態(tài)改變和任務改變兩種情況，對動態(tài)任務進行了動態(tài)重分配。關鍵字:無人機；任務分配；靜態(tài)分配；動態(tài)重分配1AbstractWith the increasingly complex environment, the missions of the UAV grow variously. The operational manner of UAV changes from the independence towards the multi-way, more types of UAV. through the research of the assignation of the multi-type UAV, you can make the types of completed tasks more diversely and the quality and efficiency improved greatly.This paper addresses the problem of task allocation in the centralized and multi-type UAV fleets. Centralized refers to in the task allocation process, UAV is in asubordinate position, UAV do not have independent ability, completely under controlof human in control base. Multi-type UAV refers to the different abilities of UAV.First of all, this paper introduces the present situation of the applications of UAV,discussed some kinds of task allocation algorithms and analyzed their advantages anddisadvantages. What's more, in a static environment, based on the planar grid coordinate system, we set up a multi-UAV task allocation mathematical model and designed a Static allocation algorithm with humans attended. Then use an example of forest outfire to Show the feasibility and practicability of the algorithm by the simulation analysis of Matlab. Finally, according to two situations: UAV changed or tasks changed, the task allocation changes to dynamic redistribution, in dynamic environment.Keywords: UAV ；Task allocation ；Static allocation ；Dynamic redistribution2目 錄第 一 章 緒 論 161.1 任 務 分 配 的 研 究 背 景 161.2 國 內(nèi) 外 無 人 機 應 用 現(xiàn) 狀 161.2.1 應 用 在 軍 事 上 161.2.2 應 用 在 自 然 災 害 的 防 護 上 161.3 論 文 的 主 要 內(nèi) 容 161.4 論 文 組 織 結 構 16第 二 章 無 人 機 任 務 分 配 問 題 研 究 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 趨 勢 162.1 無 人 機 任 務 分 配 問 題 的 定 義 及 解 決 步 驟 162.1.1 UAV 任 務 分 配 問 題 的 定 義 162.1.2 UAV 任 務 分 配 問 題 的 描 述 162.1.3 解 決 UAV 任 務 分 配 問 題 的 步 驟 162.2 無 人 機 任 務 分 配 控 制 方 法 162.2.1 集 中 式 控 制 162.2.2 分 布 式 控 制 162.3 無 人 機 任 務 分 配 模 型 分 類 162.3.1 多 旅 行 商 問 題 模 型 162.3.2 通 用 分 配 問 題 模 型 162.3.3 車 輛 路 徑 問 題 模 型 162.3.4 混 合 整 數(shù) 線 性 規(guī) 劃 模 型 162.3.5 CMTAP 通 用 模 型 162.4 靜 態(tài) 任 務 分 配 算 法 162.4.1 群 算 法 162.4.2 市 場 類 算 法 162.4.3 進 化 理 論 算 法 162.5 動 態(tài) 環(huán) 境 中 多 任 務 重 分 配 算 法 1632.5.1 合 同 網(wǎng) 算 法 162.5.2 拍 賣 算 法 162.5.3 聚 類 算 法 16第 三 章 靜 態(tài) 環(huán) 境 下 無 人 機 任 務 分 配 163.1 任 務 分 配 場 景 和 限 制 條 件 163.1.1 任 務 分 配 的 場 景 163.1.2 任 務 分 配 限 制 條 件 163.2 多 無 人 機 任 務 分 配 的 數(shù) 學 模 型 163.2.1 無 人 機 任 務 集 描 述 163.2.2 平 面 網(wǎng) 格 坐 標 系 16第 四 章 動 態(tài) 環(huán) 境 下 無 人 機 任 務 分 配 164.1 動 態(tài) 任 務 重 分 配 164.1.1 動 態(tài) 任 務 重 分 配 的 觸 發(fā) 條 件 164.1.2 任 務 動 態(tài) 再 分 配 采 用 的 策 略 164.1.3 任 務 重 分 配 的 流 程 164.1.4 任 務 動 態(tài) 再 分 配 需 要 考 慮 的 因 素 164.1.5 任 務 改 變 時 的 任 務 動 態(tài) 再 分 配 算 法 164.1.6 無 人 機 狀 態(tài) 改 變 時 的 任 務 再 分 配 16結 論 .14參 考 文 獻 .15致 謝 .16第 一 章 緒 論1.1 任 務 分 配 的 研 究 背 景無 人 機 (Uninhabited Aerial Vehicle, UAV)是 指 由 遠 程 遙 控 或 自 主 控 制 操 作 的無人 駕 駛 的 飛 機 。 采 用 無 人 駕 駛 的 方 式 使 飛 機 擺 脫 了 駕 駛 員 自 身 生 理 條 件 的 限 制 ，能 夠 完 成 一 般 飛 機 不 能 完 成 的 任 務 。 無 人 機 具 有 重 量 輕 、 維 護 成 本 低 、 機 動 性 能高 等 明 顯 優(yōu) 勢 ， 同 時 無 人 駕 駛 的 方 式 使 操 作 人 員 遠 離 危 險 的 任 務 環(huán) 境 ， 極 大 地 降低 了 操 作 人 員 的 危 險 程 度 。UAV 協(xié) 同 任 務 規(guī) 劃 是 現(xiàn) 代 戰(zhàn) 爭 中 提 出 的 新 課 題 。 隨 著 無 人 機 的 出 現(xiàn) ， 利 用 無4人 機 執(zhí) 行 任 務 逐 步 成 為 了 現(xiàn) 實 ， 目 前 UAV 協(xié) 同 任 務 規(guī) 劃 得 到 了 越 來 越 多 的 關 注 ，因 為 盡 管 單 無 人 機 可 以 無 需 合 作 完 成 某 個 環(huán) 境 的 搜 索 ， 但 是 一 個 更 有 效 的 搜 索 需要 合 作 來 減 少 重 復 覆 蓋 ， 通 常 多 無 人 機 任 務 規(guī) 劃 可 以 分 成 兩 大 部 分 :上 層 的 任 務分 配 (Task Assignment or Task Allocation)和 下 層 的 路 徑 規(guī) 劃 (Path Planning)，任 務 分配 考 慮 各 種 約 束 條 件 ， 以 總 體 任 務 有 效 達 成 為 目 標 ， 將 具 體 目 標 和 行 動 任 務 分 配給 各 機 ， 而 各 機 根 據(jù) 分 配 的 任 務 再 進 行 具 體 的 作 戰(zhàn) 路 徑 規(guī) 劃 。 路 徑 規(guī) 劃 的 功 能 是在 滿 足 如 最 大 線 性 速 度 、 最 大 轉(zhuǎn) 角 速 度 、 操 作 的 安 全 性 、 時 間 和 環(huán) 境 變 量 等 自 身或 外 部 限 制 的 前 提 下 在 一 系 列 位 置 之 間 設 計 或 生 成 路 徑 。 本 文 我 們 主 要 討 論 UAV任 務 分 配 問 題 。1. 2 國 內(nèi) 外 無 人 機 應 用 現(xiàn) 狀1. 2. 1.應 用 在 軍 事 上UAV 任 務 規(guī) 劃 技 術 主 要 還 是 應 用 在 軍 事 上 。 無 人 作 戰(zhàn) 飛 機 ((Uninhabited CombatAerial Vehicle, UCAV)指 的 是 無 人 機 攜 帶 武 器 或 者 彈 藥 ， 可 對 地 面 目 標 進 行 攻 擊和 轟 炸 。 在 軍 事 發(fā) 達 國 家 ， 尤 其 美 國 、 英 國 以 及 法 國 對 無 人 作 戰(zhàn) 機 研 究 深 入 ， 美國 對 于 無 人 機 任 務 分 配 問 題 在 軍 事 上 的 研 究 最 為 深 入 ， 在 上 世 紀 70 年 代 就 開 始 對無 人 機 任 務 分 配 問 題 進 行 描 述 并 進 行 實 際 應 用 。 在 越 南 戰(zhàn) 爭 ， 海 灣 戰(zhàn) 爭 以 及 北 約 空襲 南 斯 拉 夫 等 過 往 戰(zhàn) 爭 中 ， 無 人 機 經(jīng) 常 用 于 執(zhí) 行 一 些 人 不 能 完 成 的 軍 事 任 務 。 在 這些 戰(zhàn) 爭 中 雖 然 無 人 機 不 是 主 要 執(zhí) 行 任 務 的 飛 機 ， 但 它 卻 成 了 決 定 戰(zhàn) 爭 導 向 的 決 定因 素 之 一 。 由 于 無 人 機 的 無 人 駕 駛 特 點 ， 可 以 被 派 往 危 險 的 環(huán) 境 中 執(zhí) 行 一 些 人 不 能執(zhí) 行 的 任 務 ， 因 而 成 為 重 要 的 軍 事 力 量 受 各 國 關 住 。 無 人 機 可 以 用 來 完 成 對 戰(zhàn) 場 實時 的 偵 察 和 監(jiān) 視 、 對 目 標 位 置 的 確 定 、 任 務 目 標 的 評 估 、 電 子 對 抗 等 。 無 人 機 最早 的 開 發(fā) 是 在 第 一 次 世 界 大 戰(zhàn) 之 后 。 到 了 第 二 次 世 界 大 戰(zhàn) 后 ， 很 多 軍 事 實 力 較 強 的國 家 將 退 役 下 來 的 飛 機 進 行 改 裝 ， 使 人 與 飛 機 脫 離 ， 這 樣 就 促 成 了 近 代 無 人 機 的發(fā) 展 。 隨 著 信 息 化 技 術 的 發(fā) 展 ， 無 人 機 在 執(zhí) 行 偵 察 任 務 的 過 程 中 的 作 用 越 來 越 明顯 。 例 如 ， 在 越 南 戰(zhàn) 爭 期 間 ， 美 國 就 大 量 使 用 無 人 機 對 價 值 較 高 的 軍 事 設 施 和 通 信設 施 進 行 預 先 偵 察 。 無 人 機 不 僅 僅 應 用 于 偵 察 ， 還 應 用 在 具 體 的 作 戰(zhàn) 任 務 執(zhí) 行 中 。在 對 阿 富 汗 的 戰(zhàn) 爭 中 ， 美 國 “捕 食 者 ”無 人 機 首 次 發(fā) 射 “海 爾 法 ”導 彈 擊 中 地 面目 標 ， 打 破 了 無 人 機 傳 統(tǒng) 的 作 戰(zhàn) 保 障 角 色 ， 使 之 成 為 一 種 作 戰(zhàn) 兵 器 1982 年 以 色 列航 空 工 業(yè) 公 司 首 創(chuàng) 的 無 人 機 能 進 行 偵 察 、 信 息 收 集 、 跟 蹤 和 相 互 通 訊 等 。 1991 年 ，海 灣 戰(zhàn) 爭 中 ， 美 國 軍 方 己 經(jīng) 推 出 了 特 別 設 計 的 ， 具 有 雷 達 系 統(tǒng) 的 小 型 無 人 機 為 誘餌 ， 這 種 無 人 機 在 其 它 國 家 也 進 行 了 一 些 研 究 。 無 人 機 在 海 灣 戰(zhàn) 爭 之 后 很 快 的 發(fā)展 起 來 并 在 很 多 任 務 中 應 用 。 以 美 國 為 首 的 西 方 國 家 要 為 了 增 加 對 實 現(xiàn) 無 人 機 在戰(zhàn) 爭 的 作 用 ， 將 最 新 的 高 科 技 技 術 應 用 到 無 人 機 的 研 究 和 開 發(fā) 當 中 去 ， 不 僅 增 加 無人 機 飛 行 時 間 ， 提 高 了 圖 像 ， 文 字 等 信 息 的 傳 輸 速 度 ， 還 考 慮 了 無 人 機 具 體 的 避 開危 險 區(qū) 域 能 力 ， 以 順 利 完 成 任 務 。和 美 國 等 西 方 國 家 相 比 ， 我 國 的 無 人 機 研 究 水 平 差 距 還 是 很 大 。 雖 然 國 內(nèi) 從80 年 代 末 開 始 ， 對 路 徑 規(guī) 劃 問 題 進 行 過 許 多 研 究 ， 發(fā) 表 了 許 多 論 文 ， 但 大 多 數(shù) 的文 獻 僅 僅 是 對 單 無 人 機 所 進 行 的 路 徑 規(guī) 劃 問 題 的 研 究 ， 目 的 是 避 開 無 人 機 在 飛 行5過 程 中 遇 到 的 危 險 區(qū) 域 ， 很 少 有 關 于 無 人 機 任 務 分 配 問 題 解 答 的 研 究 成 果 。 當 前我 們 國 家 無 人 機 反 的 研 究 還 處 在 起 步 階 段 。 由 于 我 國 的 無 人 機 功 能 簡 單 ， 自 主 能力 較 差 ， 需 要 地 面 控 制 站 進 行 任 務 分 配 的 規(guī) 劃 。 而 當 前 的 無 人 機 發(fā) 展 趨 勢 是 無 人機 的 智 能 化 ， 將 無 人 機 看 成 一 個 個 智 能 體 ， 我 國 在 這 方 面 的 研 究 成 果 很 少 。 功 能上 也 只 能 進 行 簡 單 的 圖 像 ， 數(shù) 字 傳 輸 ， 任 務 分 配 、 路 徑 規(guī) 劃 的 能 力 很 差 。 尚 不 具備 執(zhí) 行 復 雜 戰(zhàn) 術 任 務 的 能 力 。 近 年 來 我 國 的 國 防 科 技 大 學 、 西 北 工 業(yè) 大 學 等 高 等院 校 和 科 研 單 位 在 無 人 機 任 務 分 配 問 題 上 也 進 行 了 一 些 理 論 分 析 和 實 際 問 題 的 研究 ， 可 以 說 取 得 了 不 錯 的 成 就 。 但 從 現(xiàn) 階 段 己 經(jīng) 得 到 的 理 論 和 實 際 成 果 來 看 ， 目前 我 國 對 無 人 機 任 務 分 配 問 題 的 研 究 還 處 有 很 多 不 足 和 局 限 。 例 如 無 人 機 的 自 主性 較 差 ， 無 人 機 的 決 策 大 都 是 由 地 面 控 制 站 決 定 的 。 對 于 無 人 機 所 處 的 動 態(tài) 環(huán) 境考 慮 不 足 ， 無 人 機 的 尺 寸 、 時 間 窗 函 數(shù) 等 考 慮 較 少 。2. 2 應 用 在 自 然 災 害 的 防 護 上和 平 和 發(fā) 展 當 今 世 界 的 兩 大 主 題 ， 所 以 無 人 機 的 應 用 也 由 軍 用 慢 慢 轉(zhuǎn) 向 民 用 。其 中 最 主 要 的 民 用 用 途 是 在 自 然 災 害 的 防 護 上 。 2001 年 以 來 ， 世 界 各 國 都 在 大 力發(fā) 展 各 種 用 途 的 無 人 飛 行 器 。 目 前 世 界 上 32 個 國 家 己 研 制 出 了 多 種 無 人 機 。 美 國 、以 色 列 、 俄 羅 斯 、 北 約 等 國 家 非 常 重 視 多 用 途 無 人 機 的 研 制 、 生 產(chǎn) 和 應 用 。 森 林火 災 的 現(xiàn) 場 溫 度 高 ， 對 飛 機 的 抗 熱 性 能 高 。 現(xiàn) 場 的 煙 塵 大 ， 能 見 度 不 高 ， 盡 管 有人 飛 機 能 飛 至 火 場 上 課 ， 飛 機 中 的 人 也 不 能 清 除 地 了 解 火 場 當 前 的 具 體 情 況 。 這時 無 人 機 的 優(yōu) 勢 就 體 現(xiàn) 出 來 ， 通 過 在 無 人 機 上 配 置 攝 像 機 和 數(shù) 字 圖 像 傳 輸 設 備 ，可 輕 易 完 成 對 火 場 的 偵 察 ， 滅 火 和 滅 火 評 估 。 美 國 航 天 局 最 新 研 制 的 無 人 滅 火 機“工 khana“。 這 款 無 人 滅 火 機 由 “捕 食 者 B“ (Predator B)改 進 而 來 。 “捕 食 者B”原 本 是 美 國 空 軍 用 于 戰(zhàn) 時 監(jiān) 視 和 偵 察 的 ， 現(xiàn) 在 它 的 改 進 版 “工 khana”被 用 作 另一 個 領 域 ， 那 就 是 森 林 滅 火 。 在 火 場 中 ， 由 于 火 勢 的 動 態(tài) 性 和 不 確 定 性 以 及 協(xié) 同控 制 的 復 雜 性 ， 使 得 任 務 開 始 后 出 現(xiàn) 許 多 無 法 預 料 的 情 況 ， 必 須 根 據(jù) 火 場 火 勢 和編 隊 狀 態(tài) 的 變 化 快 速 調(diào) 整 UAV 編 隊 的 任 務 計 劃 ， 通 過 動 態(tài) 重 調(diào) 度 實 現(xiàn) 任 務 的 重 分配 。我 國 也 有 無 人 機 應 用 在 災 害 防 護 上 的 實 例 Lll。 該 實 例 描 述 了 無 人 機 在 國 內(nèi) 地震中 的 應 用 。 重 大 自 然 災 害 如 地 震 、 水 災 、 冰 雪 等 具 有 突 發(fā) 性 強 、 災 害 范 圍 廣 、 破壞 性 大 特 點 ， 往 往 會 造 成 重 災 區(qū) 信 息 通 訊 中 斷 和 道 路 交 通 破 壞 ， 災 情 信 息 不 暢 將導 致 搶 險 救 災 盲 目 部 署 ， 繼 而 造 成 更 大 的 損 失 和 次 生 災 害 ’‘。 2008 年 漢 川 8.。級 地 震 ， 極 重 災 區(qū) 北 川 縣 城 出 現(xiàn) 大 范 圍 建 筑 物 倒 塌 和 重 大 人 員 傷 亡 ， 通 訊 和 交 通系 統(tǒng) 遭 到 毀 滅 性 破 壞 ， 傳 出 特 大 災 情 己 是 震 后 的 第 2 天 ， 在 親 歷 和 目 睹 漢 川 地 震搶 險 救 災 過 程 之 后 ， 全 社 會 己 經(jīng) 取 得 共 識 ， 通 過 各 種 手 段 有 效 獲 取 災 情 是 開 展 重大 自 然 災 害 搶 險 救 災 首 要 問 題 。 漢 川 地 震 之 后 ， 在 我 國 有 一 些 單 位 應 用 無 人 機 獲取 遙 感 圖 像 ， 進 行 震 害 分 析 ， 做 出 了 探 索 性 工 作 。 無 人 機 組 定 位 于 獲 取 高 分 辨 率圖 像 ， 進 行 災 害 識 別 并 直 接 應 用 于 搶 險 救 災 。 無 人 機 組 在 北 川 縣 曲 山 鎮(zhèn) 等 地 進 行了 地 震 災 區(qū) 實 驗 ， 并 在 2010 年 玉 樹 地 震 搶 險 救 災 工 作 中 成 功 實 現(xiàn) 了 高 原 災 區(qū) 首 次航 空 攝 影 ， 獲 取 的 高 清 影 像 為 劃 分 災 區(qū) 范 圍 提 供 了 重 要 的 依 據(jù) 。 本 文 我 們 著 重 討論 無 人 機 在 森 林 還 火 災 中 的 應 用 。61. 3 論 文 的 主 要 內(nèi) 容無 人 機 如 何 在 復 雜 的 環(huán) 境 中 順 利 地 完 成 所 需 執(zhí) 行 的 任 務 ， 并 且 能 夠 使 得 任 務執(zhí) 行 的 效 率 最 高 ， 收 獲 的 利 益 最 大 ， 付 出 的 代 價 最 小 ， 是 多 無 人 機 任 務 分 配 所 要考 慮 的 問 題 。 本 文 的 主 要 工 作 是 通 過 對 各 種 任 務 分 配 算 法 的 研 究 ， 引 出 了 一 種 有人 參 與 的 多 無 人 機 任 務 分 配 算 法 并 進 行 了 理 論 研 究 和 仿 真 分 析 。 主 要 步 驟 是 :首 先建 立 了 一 個 任 務 分 配 在 森 林 火 災 防 護 的 應 用 場 景 ， 設 置 了 關 于 實 際 問 題 的 限 制 條件 ， 然 后 建 立 了 一 個 基 于 六 元 組 的 任 務 描 述 ， 使 用 了 平 面 網(wǎng) 格 坐 標 系 對 任 務 分 配問 題 進 行 建 模 ， 在 以 上 的 基 礎 了 最 后 利 用 了 一 個 無 人 機 森 林 滅 火 的 實 例 ， 通 過MATLAB 仿 真 結 合 算 法 說 明 了 該 算 法 的 可 行 性 和 實 用 性 。 因 為 無 人 機 任 務 分 配 所處 環(huán) 境 是 動 態(tài) 的 ， 所 以 對 動 態(tài) 環(huán) 境 下 無 人 機 任 務 重 分 配 問 題 也 進 行 了 一 些 算 法 研究 和 實 例 分 析 。1. 4 論 文 組 織 結 構本 文 主 要 介 紹 多 無 人 機 的 任 務 分 配 算 法 ， 在 介 紹 了 傳 統(tǒng) 的 任 務 分 配 的 算 法 的基 礎 上 ， 分 析 了 它 們 的 優(yōu) 缺 點 ， 引 出 了 一 種 有 人 參 與 的 多 無 人 機 任 務 分 配 算 法 ，為 無 人 機 的 任 務 分 配 算 法 提 供 了 新 的 思 想 。 并 結 合 了 一 個 無 人 機 在 森 林 滅 火 中 的應 用 實 例 ， 利 用 MATLLAB 進 行 仿 真 研 究 。第 一 章 :緒 論 。 介 紹 了 論 文 選 題 的 背 景 ， 國 內(nèi) 外 無 人 機 任 務 分 配 的 應 用 現(xiàn) 狀 。簡 述 了 論 文 的 主 要 內(nèi) 容 以 及 論 文 的 組 織 結 構 。第 二 章 :無 人 機 任 務 分 配 的 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 趨 勢 。 首 先 給 出 了 無 人 機 任 務 分 配 問題 的 定 義 并 對 無 人 機 任 務 分 配 問 題 進 行 了 描 述 。 其 次 ， 說 明 了 解 決 任 務 分 配 問 題的 基 本 步 驟 ， 包 括 任 務 分 配 數(shù) 學 模 型 的 建 立 和 具 體 算 法 的 設 計 。 然 后 介 紹 了 任 務分 配 的 體 系 結 構 和 當 前 幾 種 任 務 分 配 模 型 ， 接 著 介 紹 了 幾 種 靜 態(tài) 任 務 分 配 算 法 和動 態(tài) 任 務 分 配 算 法 并 分 析 了 它 們 的 優(yōu) 缺 點 。 最 后 指 出 了 當 前 無 人 機 任 務 分 配 方 法研 究 存 在 的 一 些 問 題 。第 三 章 :討 論 了 靜 態(tài) 環(huán) 境 下 無 人 機 任 務 分 配 問 題 。 首 先 建 立 了 一 個 無 人 機 森林 滅 火 的 應 用 場 景 ， 設 置 了 一 些 限 制 條 件 。 在 此 場 景 下 設 計 了 一 個 六 元 組 的 任 務描 述 并 使 用 平 面 網(wǎng) 格 坐 標 系 完 成 了 對 任 務 分 配 問 題 數(shù) 學 模 型 的 建 立 。 其 次 ， 設 計了 一 種 有 人 參 與 的 多 無 人 機 任 務 靜 態(tài) 分 配 算 法 。 最 后 應 用 一 個 無 人 機 森 林 滅 火 的實 例 ， 通 過 MATLAB 仿 真 分 析 ， 驗 證 了 該 算 法 的 可 行 性 和 實 用 性 。第 四 章 :討 論 了 動 態(tài) 環(huán) 境 下 無 人 機 任 務 分 配 問 題 。 介 紹 了 動 態(tài) 任 務 再 分 配 的觸 發(fā) 條 件 ， 動 態(tài) 任 務 重 分 配 采 用 的 策 略 以 及 任 務 動 態(tài) 再 分 配 需 要 考 慮 的 因 素 。 分別 考 慮 任 務 改 變 、 無 人 機 狀 態(tài) 改 變 這 兩 種 觸 發(fā) 條 件 ， 設 計 了 兩 種 新 的 動 態(tài) 任 務 再分 配 算 法 。 結 合 第 三 章 的 無 人 機 森 林 滅 火 的 實 例 ， 通 過 MATLAB 仿 真 分 析 ， 驗 證 了這 兩 個 算 法 的 可 行 性 和 實 用 性 。第 五 章 :總 結 與 展 望 。 總 結 了 本 文 的 主 要 研 究 工 作 ， 指 出 了 論 文 中 的 不 足 之處 ， 并 對 今 后 的 工 作 提 出 若 干 自 己 的 想 法 。第 二 章 無 人 機 任 務 分 配 問 題 研 究 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 趨 勢2. 1 無 人 機 任 務 分 配 問 題 的 定 義 及 解 決 步 驟2. 1. 1 UAV 任 務 分 配 問 題 的 定 義UAV 任 務 分 配 問 題 可 以 定 義 為 :在 己 經(jīng) 完 成 UAV 編 隊 分 組 的 基 礎 上 ， 基 于 一 定的 環(huán) 境 和 任 務 要 求 ， 為 編 隊 中 的 UAV 分 配 一 個 或 多 個 有 序 任 務 ， 以 便 在 完 成 最 大可 能 任 務 的 同 時 ， 使 得 UAV 編 隊 的 整 體 效 率 最 高 。7我 們 結 合 圖 2. 1 這 個 簡 單 的 例 子 來 直 觀 地 了 解 任 務 分 配 問 題 的 具 體 含 義 :首先 設 置 了 任 務 集 和 無 人 機 集 :其 中 包 含 了 四 個 待 執(zhí) 行 任 務 ， 無 人 機 編 隊 由 兩 架 無人 機 組 成 。 然 后 設 計 具 體 的 路 徑 和 任 務 執(zhí) 行 順 序 來 完 成 所 設 定 的 四 個 任 務 。 圖 中每 個 帶 箭 頭 直 線 上 的 數(shù) 字 表 示 無 人 機 在 該 段 航 路 上 所 花 費 的 時 間 ， 四 個 任 務 用 四個 圓 圈 來 表 示 。 圓 圈 中 上 半 部 分 的 數(shù) 字 表 示 的 無 人 機 任 務 集 中 任 務 的 序 號 ， 下 半部 分 的 數(shù) 字 表 示 完 成 這 個 任 務 需 要 的 具 體 時 間 。 最 后 虛 實 線 表 示 的 是 任 務 分 配 的具 體 的 方 案 。 無 人 機 分 別 沿 著 制 定 的 虛 線 完 成 四 個 所 設 定 的 任 務 ， 通 過 這 種 方 法 ，花 費 時 間 要 明 顯 小 于 單 架 無 人 機 。2. 1. 2 UAV 任 務 分 配 問 題 的 描 述給 定 一 個 UAV 編 隊 U， 它 包 含 數(shù) 目 為 N 二 的 無 人 機 ， v 一 {vl.v2. ' . . vNU。 為簡 化問 題 ， 假 設 UAV 編 隊 在 一 個 二 維 空 間 執(zhí) 行 任 務 ， 在 任 意 時 刻 t， 無 人 機 U， 的 位 置為(xU }t}'yU }t})。 每 個 UAV 都 假 設 為 質(zhì) 點 。 同 時 ， 在 任 務 區(qū) 域 內(nèi) 包 含 有 限 數(shù) 目 的 待執(zhí) 行 任 務 ， 組 成 一 個 任 務 集 T 一 仁 .Tz. ' . . TNT,} } N:為 任 務 的 數(shù) 量 ， 包 含唯 一 的 任 務ID， 對 應 水 平 位 置 為 (對 了 )但 不 同 的 任 務 允 許 有 相 同 的 水 平 位 置 「 23]。 在 任 務 分配前 ， 以 上 的 信 息 都 是 己 知 的 。 UAV 任 務 分 配 的 結 果 是 為 編 隊 中 的 任 一 無 人 機 U， 分配 一 條 任 務 執(zhí) 行 路 線 P， 有:·}}x} }}},y} }}}}, }x`M ,y`M)， …， \xT; }yT;)}(2 一 ‘)其 中 ， (x0 }O},y0 }0})表 示 無 人 機 U， 的 出 發(fā) 位 置 ， 也 就 是 說 ， 對 應 無 人 機 U;需 要 市 。 定 一 個 有 序 任 務 集 。 ;一 {T1 ,T2 , .,界 。 }。任 務 分 配 的 一 般 原 則 如 下 :(1)優(yōu) 先 分 配 價 值 高 的 一 般 原 則 ;(2)將 目 標 分 配 給 對 其 最 有 利 的 UAV ;(3)在 盡 可 能 短 的 時 間 內(nèi) 盡 可 能 多 地 訪 問 目 標 ， 并 保 證 UAV 編 隊 飛 行 總 路 線最 短 ;(4)參 與 任 務 的 各 UAV 的 任 務 負 載 盡 可 能 均 衡 。2. 1. 3 解 決 UAV 任 務 分 配 問 題 的 步 驟無 人 機 任 務 分 配 方 法 的 求 解 主 要 分 為 兩 方 面 :任 務 分 配 模 型 的 建 立 以 及 具 體的 任 務 分 配 算 法 的 設 計 :8(1) UAV 任 務 分 配 的 數(shù) 學 模 型 的 建 立要 對 無 人 機 進 行 數(shù) 學 建 模 ， 首 先 要 對 無 人 機 所 處 的 空 間 環(huán) 境 進 行 描 述 和 表 達 。通 常 我 們 以 一 個 二 維 或 者 三 維 的 變 量 來 定 義 一 個 無 人 機 和 目 標 點 的 位 置 ， 為 簡 便 ，一 般 采 用 二 維 變 量 。 得 到 了 無 人 機 和 目 標 點 的 位 置 ， 就 能 得 到 任 一 無 人 機 的 任 務執(zhí) 行 路 線 。 然 后 我 們 設 計 一 個 二 值 決 策 變 量 ， 如 果 無 人 機 完 成 某 個 任 務 ， 二 值 變量 就 為 1， 如 果 不 完 成 那 個 任 務 ， 二 值 變 量 就 為 0。 然 后 要 設 定 無 人 機 任 務 分 配 的約 束 條 件 ， 如 無 人 機 最 大 航 程 、 任 務 時 間 窗 約 束 、 任 務 執(zhí) 行 的 先 后 順 序 、 無 人 機的 載 荷 等 。(2) UAV 任 務 分 配 算 法 的 設 計完 成 了 對 無 人 機 任 務 分 配 的 數(shù) 學 建 模 ， 我 們 就 要 來 設 計 具 體 的 算 法 。 設 計 算法 我 們 首 先 要 根 據(jù) 以 往 的 算 法 和 基 本 概 念 提 出 算 法 得 出 的 理 論 依 據(jù) ， 然 后 決 定 算法 的 搜 索 策 略 ， 以 較 快 較 好 為 準 則 ， 確 定 算 法 的 搜 索 策 略 。 因 為 無 人 機 分 配 問 題要 用 計 算 機 進 行 運 算 仿 真 ， 必 須 對 算 法 進 行 編 碼 ， 所 以 得 設 計 算 法 的 編 碼 和 解 碼方 式 。 還 應 設 計 一 個 評 價 函 數(shù) ， 來 評 價 任 務 分 配 方 案 的 好 壞 ， 我 們 稱 其 為 適 應 度函 數(shù) 。 適 應 度 函 數(shù) 要 考 慮 的 實 際 因 素 主 要 包 括 :任 務 完 成 的 時 間 最 短 ， 任 務 分 配方 案 得 到 的 收 益 最 高 以 及 無 人 機 消 耗 能 力 最 小 。 最 后 ， 我 們 還 要 對 算 法 進 行 性 能分 析 ， 包 括 算 法 能 否 得 到 最 優(yōu) 任 務 分 配 方 案 ， 算 法 的 效 率 以 及 算 法 的 實 時 性 。2. 2 無 人 機 任 務 分 配 控 制 方 法由 于 無 人 機 執(zhí) 行 任 務 環(huán) 境 是 動 態(tài) 的 ， 不 是 固 定 不 變 的 ， 所 以 無 人 機 的 任 務 分配 控 制 方 法 也 應 該 根 據(jù) 不 同 的 任 務 環(huán) 境 而 區(qū) 別 對 待 。 無 人 機 任 務 分 配 控 制 方 法 選取 對 無 人 機 執(zhí) 行 任 務 的 效 率 和 質(zhì) 量 有 很 大 關 系 。 任 務 分 配 控 制 方 法 的 選 取 應 該 考慮 以 下 幾 個 因 素 :任 務 完 成 的 快 速 性 ， 任 務 的 實 時 性 ， 任 務 分 配 的 計 算 時 間 和 計算 復 雜 度 ， 抗 干 擾 能 力 等 。 無 人 機 任 務 分 配 控 制 方 法 主 要 可 以 分 為 集 中 式 控 制[28」 (Centralized Control)以 及 分 布 式 控 制 (Distributed Control)這 兩 種 。2. 2. 1 集 中 式 控 制在 集 中 式 控 制 方 法 中 ， 由 地 面 控 制 站 中 的 操 作 人 員 制 定 任 務 分 配 方 案 和 無 人 機具 體 的 飛 行 航 路 ， 無 人 機 本 身 不 具 備 決 策 能 力 ， 完 全 按 照 地 面 控 制 站 發(fā) 出 的 任 務指 令 和 航 路 執(zhí) 行 任 務 。 圖 2. 2 表 示 了 集 中 式 體 系 結 構 圖 [28]:9在 這 種 控 制 方 式 下 ， 各 無 人 機 之 間 的 協(xié) 同 控 制 存 在 以 下 問 題 :(1)實 時 性 差因 為 無 人 機 本 身 不 具 備 決 策 能 力 ， 所 以 地 面 控 制 站 中 的 操 作 人 員 要 根 據(jù) 無 人機 編 隊 通 過 數(shù) 據(jù) 傳 輸 返 回 的 無 人 機 狀 態(tài) 信 息 ， 任 務 狀 態(tài) 信 息 以 所 處 的 環(huán) 境 信 息 等 ，對 任 務 分 配 問 題 進 行 具 體 的 決 策 。 無 人 機 編 隊 與 地 面 控 制 站 保 持 著 聯(lián) 系 ， 當 返 回的 數(shù) 據(jù) 量 很 大 時 ， 有 可 能 地 面 控 制 站 收 到 的 信 息 是 不 全 的 或 者 是 錯 誤 的 ， 導 致 決策 錯 誤 。 地 面 控 制 綜 合 這 些 信 息 速 度 較 慢 ， 導 致 決 策 較 慢 ， 實 時 性 差 。(2)計 算 時 間 長 ， 算 法 復 雜 度 高對 于 集 中 式 控 制 方 法 ， 地 面 控 制 站 對 所 有 的 無 人 機 傳 來 的 數(shù) 據(jù) 信 息 進 行 總 結和 分 析 ， 信 息 都 集 中 在 任 務 控 制 站 中 ， 解 決 問 題 的 具 體 計 算 過 程 復 雜 ， 計 算 信 息多 ， 導 致 完 成 任 務 分 配 的 計 算 時 間 很 長 。 對 于 多 類 型 任 務 的 無 人 機 編 隊 ， 例 如 無人 機 編 隊 中 無 人 機 能 夠 執(zhí) 行 任 務 種 類 的 不 同 ， 無 人 機 執(zhí) 行 任 務 能 力 不 同 ， 此 時 更凸 顯 了 這 個 問 題 的 嚴 重 。(3)抗 干 擾 能 力 較 差由 于 地 面 控 制 站 往 往 只 有 一 個 ， 如 果 在 具 體 任 務 執(zhí) 行 過 程 中 ， 地 面 控 制 因 為某 些 特 定 因 素 遭 到 毀 壞 甚 至 癱 瘓 ， 將 造 成 的 損 失 是 巨 大 的 。 同 時 無 人 機 編 隊 中 的無 人 機 失 效 或 者 發(fā) 現(xiàn) 新 的 任 務 目 標 ， 在 原 有 基 礎 上 的 再 分 配 也 是 很 相 當 復 雜 的 。2.2.2 分 布 式 控 制區(qū) 別 于 集 中 式 控 制 方 法 ， 分 布 式 控 制 方 法 中 無 人 機 編 隊 中 或 者 無 人 機 編 隊 之間 的 無 人 機 是 具 有 獨 自 決 策 能 力 的 智 能 體 ， 它 們 具 有 很 強 的 協(xié) 同 能 力 和 自 治 性 。無 人 機 之 間 以 數(shù) 據(jù) 鏈 技 術 為 支 撐 ， 對 無 人 機 所 處 環(huán) 境 ， 任 務 目 標 集 信 息 ， 無 人 機狀 態(tài) 信 息 進 行 交 互 ， 綜 合 考 慮 各 種 因 素 ， 提 出 具 體 的 解 決 任 務 分 配 問 題 的 方 案 和具 體 步 驟 。 較 之 于 集 中 式 控 制 方 法 ， 無 人 機 個 體 在 分 布 式 控 制 方 法 下 具 有 較 強 的實 時 性 ， 抗 干 擾 能 力 ， 計 算 量 小 ， 計 算 復 雜 度 小 等 優(yōu) 點 。 當 前 ， 分 布 式 控 制 方 法主 要 可 以 分 為 兩 種 :完 全 分 布 式 控 制 方 法 和 部 分 分 布 式 控 制 方 法 。(1)完 全 分 布 式 控 制完 全 分 布 式 控 制 方 法 是 一 種 依 靠 無 人 機 的 自 主 性 和 相 互 協(xié) 作 的 一 種 方 法 ， 由于 無 人 機 任 務 分 配 問 題 的 復 雜 性 ， 該 方 法 相 當 于 將 復 雜 的 問 題 分 解 成 為 一 個 個 相對 簡 單 的 小 問 題 ， 對 每 架 無 人 機 進 行 任 務 分 配 ， 接 著 就 是 將 各 個 無 人 機 的 信 息 進行 交 互 ， 對 任 務 進 行 整 體 求 解 。 如 圖 2. 3 所 示 ， 完 全 分 布 式 控 制 方 法 中 我 們 把 無人 機 看 成 具 有 決 策 能 力 的 智 能 體 ， 這 樣 無 人 機 任 務 分 配 問 題 就 轉(zhuǎn) 化 成 為 各 個 智 能體 之 間 任 務 的 分 配 和 決 策 。 在 這 種 結 構 中 ， 無 人 機 相 對 于 集 中 式 控 制 有 很 強 的 自主 性 ， 能 夠 對 任 務 集 信 息 和 自 身 的 信 息 進 行 采 集 和 分 析 ， 并 進 行 決 策 ， 在 特 定 的情 況 下 通 過 數(shù) 據(jù) 鏈 與 其 它 無 人 機 進 行 數(shù) 據(jù) 交 互 ， 協(xié) 作 完 成 所 需 執(zhí) 行 的 任 務 。10圖 2.3 完 全 分 布 式 控 制 結 構 圖這 種 控 制 方 法 中 ， 無 人 機 編 隊 內(nèi) 各 個 無 人 機 對 所 得 到 的 信 息 進 行 相 互 的 共 享 ，得 到 所 有 的 關 于 任 務 執(zhí) 行 的 信 息 ， 最 后 整 理 分 析 所 得 到 的 信 息 對 無 人 機 編 隊 中 的每 一 架 任 務 分 配 任 務 集 。 由 于 無 人 機 編 隊 中 有 多 架 無 人 機 ， 在 執(zhí) 行 任 務 中 可 能 發(fā)生 交 叉 沖 突 ， 即 碰 撞 沖 突 ， 所 以 需 要 對 它 們 進 行 考 慮 并 消 除 。 同 時 在 這 種 控 制 方法 中 ， 無 人 機 之 間 是 通 過 數(shù) 據(jù) 鏈 技 術 進 行 任 務 集 數(shù) 據(jù) 的 傳 輸 和 共 享 ， 為 的 是 更 好的 具 有 任 務 決 策 的 實 時 性 ， 所 以 數(shù) 據(jù) 量 是 相 當 大 的 ， 將 隨 著 編 隊 內(nèi) 無 人 機 的 數(shù) 量呈 指 數(shù) 增 長 。 所 以 應 用 這 種 控 制 方 法 ， 編 隊 內(nèi) 無 人 機 的 個 數(shù) 受 到 了 很 大 的 限 制 。(2)部 分 分 布 式 控 制部 分 分 布 式 控 制 方 法 吸 取 了 無 人 機 任 務 分 配 控 制 方 法 中 集 中 式 控 制 和 完 全 分布 式 控 制 方 法 各 自 的 優(yōu) 勢 ， 對 于 解 決 多 類 型 無 人 機 編 隊 任 務 分 配 問 題 更 為 合 理 。經(jīng) 過 對 集 中 式 控 制 方 法 和 分 布 式 控 制 方 法 的 比 較 ， 我 們 得 出 分 布 是 控 制 方 法 是 一種 實 時 性 較 強 的 方 法 ， 能 夠 快 速 的 對 任 務 信 息 進 行 采 集 和 分 析 ， 得 到 解 決 任 務 分配 問 題 的 具 體 方 案 ， 獲 得 的 方 案 往 往 是 局 部 最 優(yōu) 的 ， 但 不 能 得 到 全 局 最 優(yōu) 方 案 。而 集 中 式 控 制 方 法 恰 恰 相 反 ， 由 于 所 有 信 息 都 要 返 回 地 面 控 制 站 進 行 匯 總 ， 所 有能 夠 進 行 全 面 而 詳 細 的 規(guī) 劃 ， 從 而 獲 得 的 方 案 一 般 都 是 全 局 最 優(yōu) 方 案 ， 但 是 實 時性 就 很 差 啦 。 當 前 ， 國 內(nèi) 外 很 多 院 校 和 科 研 機 構 對 集 中 式 控 制 和 分 布 式 控 制 方 法結 合 的 問 題 進 行 了 理 論 分 析 和 實 際 驗 證 ， 對 兩 種 方 法 進 行 了 整 合 ， 得 到 了 部 分 分布 式 控 制 方 法 ， 結 構 圖 如 圖 2. 4 所 示 。11在 部 分 分 布 式 控 制 方 法 中 ， 地 面 控 制 站 中 的 操 作 人 員 對 無 人 機 返 回 的 信 息 進行 歸 納 和 分 析 ， 在 靜 態(tài) 環(huán) 境 下 給 無 人 機 編 隊 中 的 每 架 無 人 機 都 設 計 了 初 始 任 務 分配 方 案 。 在 動 態(tài) 環(huán) 境 下 ， 例 如 無 人 機 狀 態(tài) 的 改 變 ， 任 務 的 改 變 將 導 致 任 務 的 再 分配 。 此 時 ， 無 人 機 編 隊 中 的 無 人 機 發(fā) 揮 自 己 的 自 主 性 ， 重 新 對 任 務 目 標 信 息 采 集并 分 析 ， 在 編 隊 中 與 其 它 無 人 機 進 行 信 息 的 共 享 和 交 互 。 地 面 控 制 站 中 的 操 作 人員 在 某 些 特 定 的 時 候 對 無 人 機 編 隊 發(fā) 送 任 務 指 令 ， 大 部 分 時 候 依 靠 的 是 無 人 機 編隊 自 身 的 協(xié) 同 分 配 。 主 要 既 提 高 了 實 時 性 ， 又 大 大 減 小 了 地 面 工 作 站 的 任 務 量 ，得 到 的 任 務 分 配 方 案 也 是 相 對 合 理 的 。 部 分 分 布 是 控 制 方 法 對 集 中 式 控 制 和 分 布式 控 制 方 法 進 行 取 長 補 短 ， 體 現(xiàn) 了 人 們 的 智 慧 ， 具 有 較 強 的 實 際 應 用 意 義 。2. 3 無 人 機 任 務 分 配 模 型 分 類根 據(jù) 任 務 分 配 建 模 分 類 ， 現(xiàn) 階 段 的 模 型 主 要 有 多 旅 行 商 問 題 [}2}(MultipleTraveling Sa-lesman Problem, MTSP)模 型 ， 通 用 分 配 問 題 [3}(Generalized AssignmentProblem, GAP)模 型 ， 車 輛 路 徑 問 題 [4}(Vehicle Routing Problem, VRP)模 型 ， 混合 整數(shù) 線 性 規(guī) 劃 [s},}6},}}},}s},}9}(Mixed Integer Linear Programming, MILP)模 型 以 及CMTAP(Cooperative Multiple Task Assignment Problem)模 型 。2. 3. 1 多 旅 行 商 問 題 模 型通 常 ， 我 們 所 說 的 旅 行 商 問 題 是 一 個 NP 完 全 問 題 ， 具 的 定 義 如 下 :假 設 有 a個 旅 行 商 人 ， 方 個 城 市 ， 每 個 旅 行 商 人 都 要 沿 著 城 市 之 間 的 道 路 訪 問 其 中 的 一 些 城市 ， 最 后 所 有 的 旅 行 商 人 都 要 返 回 初 始 的 城 市 ， 限 制 每 個 城 市 都 要 被 訪 問 并 且 有且 僅 有 一 次 ， 問 題 所 要 達 到 的 目 的 是 在 完 成 對 所 有 城 市 訪 問 的 同 時 ， 總 距 離 最 短 、完 成 任 務 時 間 最 短 、 消 耗 最 小 、 收 益 最 大 等 。 把 旅 行 上 問 題 模 型 應 用 到 無 人 機 任務 分 配 中 去 ， 我 們 假 設 有 一 個 二 架 無 人 機 的 無 人 機 編 隊 ， 有 二 個 目 標 任 務 的 任 務集 ， 無 人 機 編 隊 從 同 一 個 基 地 出 發(fā) ， 沿 著 預 先 設 定 的 飛 行 航 路 ， 完 成 所 有 的 任 務 ，每 個 任 務 只 能 被 完 成 一 次 ， 最 后 考 慮 無 人 機 的 總 航 程 ， 無 人 機 完 成 任 務 的 時 間 ，無 人 機 消 耗 的 能 力 ， 完 成 任 務 的 價 值 利 益 等 。2. 3. 2 通 用 分 配 問 題 模 型通 用 分 配 問 題 模 型 考 慮 將 二 個 任 務 分 配 給 二 個 單 體 ， 每 個 任 務 只 能 給 一 個 單體 并 且 單 體 的 資 源 受 到 限 制 。 相 當 于 二 個 任 務 分 配 給12給 一 個 無 人 機 執(zhí) 行 并 且 無 人 機 的 資 源 ， 如 最 大 任 務 數(shù) ，二 個 無 人 機 ， 每 個 任 務 只 能最 大 航 程 受 到 限 制 。2. 3. 3 車 輛 路 徑 問 題 模 型我 們 對 車 輛 路 徑 模 型 進 行 如 下 描 述 :假 設 有 二 輛 貨 車 ， 每 輛 車 的 負 載 能 力 不同 ， 它 們 從 同 一 個 基 地 出 發(fā) ， 為 二 個 目 標 點 輸 送 貨 物 ， 每 個 目 標 點 需 要 送 達 的 貨物 數(shù) 量 不 同 。 最 后 ， 所 有 貨 車 回 到 出 發(fā) 點 。 車 輛 路 徑 問 題 模 型 [yo]要 考 慮 送 達 的 時間 ， 貨 物 送 達 的 消 耗 ， 完 成 輸 送 的 價 值 等 ， 并 保 證 所 有 的 貨 物 安 全 送 達 。2. 3. 4 混 合 整 數(shù) 線 性 規(guī) 劃 模 型混 合 整 數(shù) 線 性 利 用 線 性 化 函 數(shù) 建 立 模 型 ， 模 型 描 述 簡 潔 、 直 接 ， 有 助 于 提 高無 人 機 任 務 執(zhí) 行 效 率 和 生 存 能 力 ， 達 到 了 任 務 分 配 的 目 的 和 初 衷 而 且 可 以 通 過 對約 束 條 件 的 修 正 來 滿 足 實 際 問 題 需 要 ， 但 是 模 型 規(guī) 模 不 能 過 大 。 問 題 規(guī) 模 過 大 將導 致 計 算 量 指 數(shù) 型 增 長 ， 任 務 分 配 的 實 時 性 得 不 到 保 證 。2. 3. 5 CMTAP 通 用 模 型隨 著 無 人 機 能 力 不 斷 增 強 ， 無 人 機 執(zhí) 行 任 務 的 復 雜 程 度 也 隨 之 增 強 ， 不 同 任務 之 間 存 在 著 復 雜 的 時 序 以 及 時 間 約 束 。 對 于 這 一 類 復 雜 的 任 務 集 合 ， 目 前 大 多數(shù) 任 務 分 配 模 型 無 法 對 其 進 行 有 效 的 描 述 。 一 種 CMTAP 模 型 「 川 被 引 出 ， 這 種 模 型充 分 考 慮 一 組 無 人 機 完 成 一 系 列 針 對 地 面 目 標 的 連 貫 任 務 ， 包 括 任 務 目 標 的 識 別 、攻 擊 、 毀 傷 評 估 等 。2. 4 靜 態(tài) 任 務 分 配 算 法在 靜 態(tài) 環(huán) 境 中 ， 無 人 機 和 任 務 都 是 確 定 的 ， 不 發(fā) 生 改 變 。 在 這 樣 的 條 件 下 ，多 無 人 機 任 務 分 配 的 算 法 主 要 有 :群 算 法 ， 市 場 機 制 算 法 和 進 化 算 法 。2. 4. 1 群 算 法群 算 法 主 要 模 仿 自 然 界 中 各 種 生 物 的 群 體 化 行 為 ， 例 如 蟲 群 「 12]和 羊 群 。 我們通 過 對 蟲 群 群 體 化 行 為