科创中国
一种水面无人艇集群巡逻任务分配方法
发布时间: 2022-12-06
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利
行业领域：
高端装备制造产业,海洋工程装备产业
成果介绍
本发明公开一种水面无人艇集群巡逻任务分配方法。USV集群接收巡逻任务点；求解所有目标点的中心点；求取出发点T0与所有巡逻点Ti的连线夹角θi；根据角度均分的规则，将目标点按照USV的数量进行均分分组；通过改进遗传算法求解TSP的方式，进行迭代求解；得到每艘USV求解n组任务目标的解决方案，通过投票竞优的方式选出最优方案，作为集群初始巡逻方案；每艘USV巡航过程中，通过计算自身下个目标点的航行成本，轮询周边USV的航行成本，若出现临近USV航行成本低于自身成本的情况，则将该目标点的任务交易给成本低的一方，自身重新规划剩余任务路线；即通过上述方法完成航行路径的二次优化，所有USV均按此方法轮询其它艇，直到所有巡逻任务完成。用以解决很难在短时间通过线性规划等精确计算方式得到任务分配的最优方法的问题。
成果亮点
本发明可以在秒级时间内，解决十余艘USV的千余个巡逻点量级的任务分配规划任务。
由于本发明的任务分配过程是并行的，USV节点个数的增加不会提高系统的复杂度，不会损耗系统的实时性，并且会减少任务规划所需时间。
本发明是分布式运行的，系统鲁棒性好，抵抗故障节点能力强，任务节点可以随意加入和退出。适合大规模集群巡逻任务中应用。
团队介绍
学院现有学生近2000人，其中本科生1000余人，硕士研究生500余人，博士研究生近300人，留学生30余人。拥有教职工157人，专任教师141人。其中，正高级专业技术职务42人，副高级专业技术职务50人。具有博士学位教师119人，占专任教师总数的84%。现有博士生导师74人，硕士生导师141人。学院拥有国家级人才、享受国务院特殊津贴专家、教育部“新世纪优秀人才”，“龙江学者”特聘教授，黑龙江省杰出青年基金获得者、省级领军人才梯队带头人等国家及省部级人才10余人。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-11-11
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2022-12-06
黄建华
哈尔滨工业大学
教授
综合评价
无人艇集群在目标水域执行巡逻检测或取样任务的过程中，一般会遇到若干艘无人艇遍历一个任务点集合，涉及到航行路程最短等优化问题。该问题抽象为一个VRP(车辆路径优化问题)的数学问题，但由于该问题作为TSP问题的延申，是一种NP-hard问题。很难在短时间通过线性规划等精确计算方式得到问题的最优解。因此得到的多数为还有优化空间的可行解。
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