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风影响下的无人机任务分配问题研究

梁峥峥  
【摘要】:无人机的任务分配是无人机研究的重点问题。在实际飞行中风对无人机的控制方式产生重要影响,导致无人机的地速大小和方向发生改变,从而使无人机飞行相同航迹任务的飞行时间发生改变,因此,在考虑风的前提下研究以最小化无人机飞行时间为优化目标的无人机任务分配问题具有一定的实际意义。首先,针对旋翼无人机在风场环境下的任务分配问题进行研究。根据风速、无人机空速和地速之间的矢量关系,以无人机完成所有任务点访问并返回起点时的时间最小化为优化目标,构建了变速VRP模型(VS-VRP),并通过实验证明了风对旋翼无人机任务分配结果存在的影响。然后,在上述问题的基础上考虑固定翼无人机存在动力学约束,将任意两个目标点间的欧式距离拓展为杜宾路径,进一步地对风影响下的固定翼无人机任务分配进行研究。构建了杜宾路径变速VRP模型(DP-VS-VRP)。通过设计交叉算子和变异算子,采用遗传算法对该问题有风以及不同风场情形进行求解,实验结果表明,在考虑无人机动力学约束的情形下,风场存在对固定翼无人机任务分配同样存在影响,且该模型能够有效的给出无人机在固定风场环境下的任务分配方案。


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