基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划系统和方法，包括步骤：获取处于等待降落点的无人机的编号、无人机到达等待降落点时的电量、无人机到达等待降落点的时间、执行任务批次、无人机从等待降落点至地面降落点所需时间；计算n架处于等待降落点的无人机在不同降落次序时的代价成本，并组成n*n的代价成本矩阵A；利用匈牙利算法在代价成本矩阵A中获取无人机的最优降落次序；根据处于等待降落点的无人机的最优降落次序，判断处于地面降落点且具有起飞请求的无人机是否需要更改或延后起飞时间。本发明专利技术对无人机降落次序进行最优分配，并同时考虑无人机起飞的冲突，使无人机起降得到合理、高效的规划，实现无人机起降成本综合达到最小。本综合达到最小。本综合达到最小。

【技术实现步骤摘要】
基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划系统和方法


[0001]本专利技术涉及多无人机编队
，特别涉及一种基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划系统和方法。

技术介绍

[0002]伴随着现代科学技术的不断发展，无人机领域受到诸多关注。比如无人机运输情况下，单架无人机已经无法满足人物需求，故多无人机编队技术成为了研究的热点。同时对于民用来说，物流无人机起降方案也是近几年来的热门话题，一个时间段内机场支持降落的无人机数量将由最开始的单架发展到未来的几十架。
[0003]现有仅关注无人机的降落次序规划，未考虑到同一机坪上无人机起飞的冲突。并且在构建无人机降落次序的关系时，只单一考虑了无人机在完成任务过程中的电量因素。但在实际应用时，仅以电量因素来衡量无人机执行降落次序是非常片面的，导致降落规划不准确，没有做到无人机起降成本综合达到最小。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于对无人机降落次序进行最优分配，并同时考虑无人机起飞的冲突，使无人机起降得到合理、高效的规划，实现无人机起降成本综合达到最小，提供一种基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划系统和方法。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：
[0006]基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，获取处于等待降落点的无人机的编号、无人机到达等待降落点时的电量、无人机到达等待降落点的时间、执行任务批次、无人机从等待降落点至地面降落点所需时间；
>[0008]步骤2，计算n架处于等待降落点的无人机在不同降落次序时的代价成本，并组成n*n的代价成本矩阵A；
[0009]步骤3，利用匈牙利算法在代价成本矩阵A中获取无人机的最优降落次序；
[0010]步骤4，根据处于等待降落点的无人机的最优降落次序，判断处于地面降落点且具有起飞请求的无人机是否需要更改或延后起飞时间。
[0011]基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划系统，包括：
[0012]降落数据库，用于存储处于等待降落点的无人机的编号、无人机到达等待降落点时的电量、无人机到达等待降落点的时间、执行任务批次、无人机从等待降落点至地面降落点所需时间；
[0013]代价成本计算模块，用于计算n架处于等待降落点的无人机在不同降落次序时的代价成本，并组成n*n的代价成本矩阵A；
[0014]最优降落次序模块，用于利用匈牙利算法在代价成本矩阵A中获取无人机的最优降落次序；
[0015]起飞决策模块，用户根据处于等待降落点的无人机的最优降落次序，判断处于地面降落点且具有起飞请求的无人机是否需要更改或延后起飞时间。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术提出代价成本矩阵，由电量权值、顺序权值、优先级权值三个因素决定，然后利用匈牙利算法对代价成本矩阵进行计算得到无人机的最优降落次序，实现对无人机降落次序的最优分配；最后考虑无人机起飞与降落的冲突，判断处于地面降落点且具有起飞请求的无人机是否需要更改或延后起飞时间，保证在进近空域内只能存在无人机降落或起飞，使无人机起降得到合理、高效的规划，实现无人机起降成本综合达到最小。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为本专利技术方法流程示意图；
[0020]图2为本专利技术方法中步骤3得到最优降落次序的过程示意图；
[0021]图3为本专利技术系统模块框图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，术语“相连”、“连接”等可以是元件之间直接相连，也可以是经由其他元件的间接相连。
[0024]实施例1：
[0025]本专利技术通过下述技术方案实现，如图1所示，一种基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划方法，包括以下步骤：
[0026]步骤1，获取处于等待降落点的无人机的编号、无人机到达等待降落点时的电量、无人机到达等待降落点的时间、执行任务批次、无人机从等待降落点至地面降落点所需时间。
[0027]步骤2，计算n架处于等待降落点的无人机在不同降落次序时的代价成本，并组成n*n的代价成本矩阵A。
[0028]所述步骤2具体包括以下步骤：
[0029]步骤2
‑
1：根据无人机到达等待降落点时的电量判断无人机是否存在下降时出现电量不足的情况，通过式（1）计算无人机从等待降落点至地面降落点的预计剩余电量：
[0030]（1）
[0031]式（1）中，表示无人机从等待降落点至地面降落点的预计剩余电量；x表示无人机到达等待降落点时的电量；t表示无人机到达等待降落点的时间；表示预设的无人机降落次序；d表示无人机从等待降落点至地面降落点所需时间。
[0032]设定剩余电量阈值，若，则判断无人机在下降时会出现电量不足的情况；否则，无人机在下降时不会出现电量不足的情况。
[0033]若无人机在下降时会出现电量不足的情况，则通过式（2）计算该无人机的电量权值：
[0034]（2）
[0035]式（2）中，表示无人机在下降时会出现电量不足情况下的电量权值；n表示处于等待降落点的无人机数量。
[0036]若无人机在下降时不会出现电量不足的情况，则通过式（3）计算该无人机的电量权值：
[0037]（3）
[0038]式（3）中，表示无人机在下降时不会出现电量不足情况下的电量权值。
[0039]步骤2
‑
2：根据无人机到达等待降落点的时间进行排序，通过式（4）依次计算无人机在不同降落次序下的顺序权值：
[0040]（4）
[0041]式（4）中，表示无人机在不同降落次序下的顺序权值。
[0042]步骤2
‑
3：根据无人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，获取处于等待降落点的无人机的编号、无人机到达等待降落点时的电量、无人机到达等待降落点的时间、执行任务批次、无人机从等待降落点至地面降落点所需时间；步骤2，计算n架处于等待降落点的无人机在不同降落次序时的代价成本，并组成n*n的代价成本矩阵A；步骤3，利用匈牙利算法在代价成本矩阵A中获取无人机的最优降落次序；步骤4，根据处于等待降落点的无人机的最优降落次序，判断处于地面降落点且具有起飞请求的无人机是否需要更改或延后起飞时间。2.根据权利要求1所述的基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：步骤2
‑
1：根据无人机到达等待降落点时的电量，计算无人机的电量权值；步骤2
‑
2：根据无人机到达等待降落点的时间进行排序，计算无人机在不同降落次序下的顺序权值；步骤2
‑
3：根据无人机执行的任务优先级，计算无人机执行任务的优先级权值；步骤2
‑
4：结合电量权值、顺序权值、优先级权值，计算代价成本矩阵A。3.根据权利要求2所述的基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划方法，其特征在于：所述步骤2
‑
1的具体步骤包括：根据无人机到达等待降落点时的电量判断无人机是否存在下降时出现电量不足的情况，通过式（1）计算无人机从等待降落点至地面降落点的预计剩余电量：（1）式（1）中，表示无人机从等待降落点至地面降落点的预计剩余电量；x表示无人机到达等待降落点时的电量；t表示无人机到达等待降落点的时间；表示预设的无人机降落次序；d表示无人机从等待降落点至地面降落点所需时间；设定剩余电量阈值，若，则判断无人机在下降时会出现电量不足的情况；否则，无人机在下降时不会出现电量不足的情况；若无人机在下降时会出现电量不足的情况，则通过式（2）计算该无人机的电量权值：（2）式（2）中，表示无人机在下降时会出现电量不足情况下的电量权值；n表示处于等待降落点的无人机数量；若无人机在下降时不会出现电量不足的情况，则通过式（3）计算该无人机的电量权值：（3）式（3）中，表示无人机在下降时不会出现电量不足情况下的电量权值。4.根据权利要求3所述的基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划方法，其特征在于：
所述步骤2
‑
2的具体步骤包括：根据无人机到达等待降落点的时间进行排序，通过式（4）依次计算无人机在不同降落次序下的顺序权值：（4）式（4）中，表示无人机在不同降落次序下的顺序权值。5.根据权利要求4所述的基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划方法，其特征在于：所述步骤2
‑
3的具体步骤包括：根据无人机执行的任务优先级，通过式（5）计算无人机执行任务的优先级权值：（5）式（5）中，表示无人机的优先级权值；c表示无人机到达等待降落点的排序序号。6.根据权利要求5所述的基于匈牙利算法的多无人机起降次序规划方法，其特征在于：所述步骤2
‑
4的具体步骤包括：结合电量权值、顺序权值、优先级权值，通过式（6）计算无人机在不同降落次序下的代价成本：（6）式（6）中，a
ij

【专利技术属性】
技术研发人员：郑远，李诚龙，黄龙杨，肖紫隆，沈舟，张志远，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：