張夢(mèng)穎 王蒙一 王曉東 宋勛

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2019.0153

摘要：在未來(lái)的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日益復(fù)雜且瞬息萬(wàn)變，無(wú)人機(jī)群的任務(wù)分配結(jié)果需要根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)信息的改變迅速做出響應(yīng)。針對(duì)無(wú)人機(jī)群協(xié)同實(shí)時(shí)任務(wù)分配問(wèn)題，提出改進(jìn)合同網(wǎng)算法。通過(guò)招標(biāo)者參與投標(biāo)策略，將招標(biāo)者作為基準(zhǔn)篩選優(yōu)質(zhì)的投標(biāo)者;引入并發(fā)機(jī)制，使多個(gè)任務(wù)可以同時(shí)進(jìn)行拍賣。所提算法提高了協(xié)商效率，減少了通信量和通信頻率。仿真結(jié)果表明，基于并發(fā)的合同網(wǎng)算法能夠快速有效處理復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)中出現(xiàn)的各種突發(fā)情況，滿足實(shí)時(shí)任務(wù)分配的要求。

關(guān)鍵詞：改進(jìn)合同網(wǎng)算法;無(wú)人機(jī)群;實(shí)時(shí);任務(wù)分配;武器協(xié)同技術(shù)

中圖分類號(hào)：TJ765;V279文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-5048（2019）04-0038-09

0引言

合同網(wǎng)自提出以來(lái)被廣泛應(yīng)用于分布式系統(tǒng)中，成為了一種有效的多Agent協(xié)調(diào)機(jī)制[1]。近年來(lái)，合同網(wǎng)模型應(yīng)用在生產(chǎn)調(diào)度、多無(wú)人機(jī)任務(wù)分配和多機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)作等方面，都取得了顯著的成果[2]。文獻(xiàn)[3]提出適合異構(gòu)水下多機(jī)器人協(xié)同任務(wù)分配的改進(jìn)合同網(wǎng)模型，將任務(wù)負(fù)載率指標(biāo)和令牌環(huán)網(wǎng)概念結(jié)合起來(lái)，有效解決選擇招標(biāo)者及其任務(wù)不合理的問(wèn)題。文獻(xiàn)[4]提出一種分布估計(jì)量子遺傳算法（ED-QGA），用于初始全局最優(yōu)分配，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)動(dòng)態(tài)任務(wù)時(shí)，采用合同網(wǎng)進(jìn)行分配方案的局部調(diào)整。文獻(xiàn)[5]提出基于合同網(wǎng)任務(wù)分配模型的帶雙向篩選機(jī)制的動(dòng)態(tài)任務(wù)分配方法，以減少協(xié)商過(guò)程的通信開(kāi)銷。合同網(wǎng)在類似的任務(wù)分配問(wèn)題中有很好的表現(xiàn)，本文針對(duì)無(wú)人機(jī)群協(xié)同任務(wù)分配的特點(diǎn)，使用改進(jìn)合同網(wǎng)對(duì)無(wú)人機(jī)群協(xié)同實(shí)時(shí)任務(wù)分配問(wèn)題進(jìn)行研究。

1無(wú)人機(jī)群協(xié)同實(shí)時(shí)任務(wù)分配問(wèn)題描述與建模

1.1戰(zhàn)場(chǎng)突發(fā)情況分析

無(wú)人機(jī)群協(xié)同實(shí)時(shí)任務(wù)分配是由于戰(zhàn)場(chǎng)突發(fā)情況導(dǎo)致原本的任務(wù)分配方案無(wú)法執(zhí)行。戰(zhàn)場(chǎng)突發(fā)情況是任務(wù)實(shí)時(shí)分配的觸發(fā)條件[6]。對(duì)無(wú)人機(jī)群協(xié)同實(shí)時(shí)任務(wù)分配問(wèn)題進(jìn)行分析，首先要對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)突發(fā)情況進(jìn)行分析。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)群協(xié)同作戰(zhàn)的過(guò)程中，需要重新進(jìn)行任務(wù)分配的情況有以下幾種：

（1）未知目標(biāo)的出現(xiàn)

任務(wù)預(yù)分配目標(biāo)的確定是基于前期的偵察結(jié)果，不能保證覆蓋整個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有目標(biāo)，因此，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中存在未知目標(biāo)。在無(wú)人機(jī)群任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，地面站觀測(cè)區(qū)域出現(xiàn)新的目標(biāo)或者無(wú)人機(jī)偵察設(shè)備檢測(cè)到新的目標(biāo)都會(huì)導(dǎo)致任務(wù)集的增加，需要分配合適的無(wú)人機(jī)去執(zhí)行新任務(wù)。

5結(jié)論

針對(duì)無(wú)人機(jī)群協(xié)同實(shí)時(shí)任務(wù)分配問(wèn)題，本文提出改進(jìn)合同網(wǎng)算法：

（1）招標(biāo)者參與投標(biāo)。通過(guò)招標(biāo)者參與投標(biāo)策略，將招標(biāo)者作為基準(zhǔn)篩選優(yōu)質(zhì)的投標(biāo)者，提高協(xié)商效率，減少各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算量和通信量。

（2）引入并發(fā)機(jī)制使多個(gè)任務(wù)可以同時(shí)進(jìn)行拍賣，減少拍賣回合，提高協(xié)商效率，減少了通信頻率。

改進(jìn)的合同網(wǎng)算法能夠快速有效處理復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)中出現(xiàn)的各種突發(fā)情況，滿足實(shí)時(shí)任務(wù)分配的要求，但仍存在以下問(wèn)題：

（1）沒(méi)有考慮通信范圍。受限于實(shí)際傳感器通信范圍，并不能實(shí)現(xiàn)所有無(wú)人機(jī)之間的全范圍通信，在后續(xù)研究中可以考慮。

（2）沒(méi)有考慮通信延時(shí)。在實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)情況中，無(wú)人機(jī)之間的通信存在延時(shí)情況，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍賣時(shí)不能同時(shí)收到所有標(biāo)書(shū)，對(duì)延時(shí)情況下的合同網(wǎng)研究也非常必要。

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