CN109409771A - 任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施方式提供一种任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法及系统,属于空天资源协同任务规划领域。所述方法包括:获取管控平台发布的任务公告,其中,所述任务公告包括至少一个任务和与每个所述任务对应的价格;至少一个无人机平台基于自身的坐标位置对所述任务公告的任务进行计算以形成所述无人机平台的报价表,其中,所述无人机平台包括至少两台所述无人机;将所述报价表反馈至所述管控平台。该方法可以提高空天资源协同任务规划的效率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及空天资源协同任务规划技术领域,具体地涉及一种任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法及系统。
背景技术
空天资源调控技术是对空天资源合理调配的一种技术,在现代航空航天任务规划技术领域中至关重要。
目前多平台协同任务规划方向,主要采用基于多Agent分布式的任务规划方式,例如现有技术中对于空天资源协同任务规划主要采用的方式是基于合同网、拍卖理论等市场协商方式的规划方法。
但是,在现有技术中,多平台任务协同规划的方式主要是采用将单个无人机或单个卫星直接参与协商、对管控平台发布的任务公告中的每个任务进行规划,现有技术的规划方式不仅计算量大,任务的完成率和执行效率都很低。此外,现有的少数空天协同技术方案中一般都是基于固定岸基起飞的无人机平台与卫星平台进行协同,在原有方案假设背景下极大的限制了无人的能力,具有很大的局限性,制约了对空天资源的调配效率,此外,现有技术方案中,目前没有针对卫星平台对任务的报价方法进行讨论,卫星平台往往只能被动的接受任务的价格,制约了协商的效率。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法及系统,该方法及系统可以提高对空天资源的调配效率。
为了实现上述目的,本发明实施方式提供一种任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法,所述方法包括:
获取管控平台发布的任务公告,其中,所述任务公告包括至少一个任务和与每个所述任务对应的价格;
至少一个无人机平台基于自身的坐标位置对所述任务公告的任务进行计算以形成所述无人机平台的报价表,其中,所述无人机平台包括至少两台所述无人机;
将所述报价表反馈至所述管控平台。
可选地,所述至少一个无人机平台基于自身的坐标位置对所述任务公告的任务进行计算以形成所述无人机平台的报价表进一步包括:
将所述任务公告的任务划分成多个任务包,每个所述任务包包括以所述任务公告的一个目标点为圆心、以预定长度为半径的区域内的任务;
判断所述任务的目标点与所述无人机平台的距离是否小于预设值;
在判断所述任务的目标点与所述无人机平台的距离小于预设值的情况下,根据公式(1)计算每个所述任务的初始的价格,
其中,spj为第j个所述任务,pst为第t个所述无人机平台,为无人机平台pst计算的任务spj的初始的价格,为所述无人机平台pst与所述任务spj的目标点的初始的空间距离,cu为所述无人机平台每移动单位距离的平均固定成本,J为任务spj所在的任务包包括的所述任务的个数,RU为每个所述无人机平台完成单个所述任务的期望的收益率。
可选地,所述方法进一步包括:
卫星平台根据所述任务进行计算以形成所述卫星平台的报价表;
将所述报价表反馈至所述管控平台。
可选地,所述卫星平台根据根据所述任务进行计算以形成所述卫星平台的报价表包括:
根据公式(2)分别计算每个所述任务的初始的价格,
其中,is为所述卫星平台,spj为第j个所述任务,为所述卫星平台对任务spj定义的初始的价格,FSPj为所述任务spj在截止时间内能够被所述卫星平台覆盖的次数,k为所述卫星平台对所述任务执行一次观测操作的固定成本,bs为所述卫星平台观测单个所述任务的可变成本,Rs为所述卫星平台观测单个所述任务期望的收益率。
可选地,所述方法进一步包括:
管控平台对所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行预处理;
管控平台根据所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行协商以生成发布公告,其中,所述发布公告包括至少一个任务和与所述任务对应的价格;
将所述发布公告发送至所述无人机平台和所述卫星平台。
可选地,所述管控平台对所述报价表和所述报价表进行预处理包括:
删除所述任务公告中未被所述无人机平台的报价表/卫星平台的报价表包括的任务。
可选地,所述方法进一步包括:
所述无人机平台接收所述发布公告,根据所述发布公告确定所述无人机平台执行所述发布公告中的任务的第一整体收益;
所述无人机平台从所述任务公告中寻找第一可竞争任务,其中,所述第一可竞争任务的第一整体收益大于或等于所述无人机平台执行所述发布公告中的任务的第一整体收益;
所述无人机平台分别计算每个第一可竞争任务的价格并进一步形成新的所述报价表;
向所述管控平台提出异议请求并发送新的所述报价表;
所述卫星平台接收所述发布公告,根据所述发布公告确定所述卫星平台执行所述发布公告中的任务的第二整体收益;
所述卫星平台从所述任务公告中寻找第二可竞争任务,其中,所述第二可竞争任务的第二整体收益大于或等于所述卫星平台执行所述发布公告中的任务的第二整体收益;
所述卫星平台分别计算每个第二可竞争任务的价格并进一步形成新的所述报价表;
向所述管控平台提出异议请求并发送新的所述报价表。
可选地,所述方法进一步包括:
判断对所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表的协商次数是否达到上限;
在判断所述协商次数达到上限的情况下,输出最终的所述发布公告;
在判断所述协商次数未达到上限的情况下,管控平台再次根据新的所述无人机平台的报价表和新的所述卫星平台的报价表进行协商以形成新的所述发布公告并执行所述方法的相应步骤直到判断所述协商次数达到上限。
可选地,所述管控平台根据所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行协商以生成发布公告包括:
删除所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表中提价次数超过预设的容忍度的任务;
获取协商次数;
在判断所述协商次数为1的情况下,从所述任务公告中随机选取一个未被选取过的任务;
判断选取的任务在所述管控平台的价格是否小于或等于所述无人机平台/所述卫星平台计算的价格;
在判断选取的任务在所述管控平台的价格大于所述无人机平台和所述卫星平台计算的价格的情况下,将选取的任务在所述管控平台的价格更新为所述无人机平台和所述卫星平台计算的价格中的较小者,并将选取的任务的执行者确定为计算出所述较小者的无人机平台或卫星平台;
在判断选取的任务在所述管控平台的价格小于或等于所述无人机平台/所述卫星平台计算的价格的情况下,将选取的任务在管控平台的价格更新为选取的任务在所述任务公告中的价格;
判断在所述任务公告中是否存在未被选取的任务;
在判断所述任务公告中存在未被选取的任务时,再次从所述任务公告中随机选取一个未被选取过的任务,并执行所述方法的相应步骤,直到所述任务公告中不存在未被选取的任务;
在判断所述任务公告中不存在未被选取的任务的情况下,生成新的发布公告;
可选地,所述管控平台根据所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行协商以生成发布公告进一步包括:
在判断所述协商次数大于或等于2的情况下,从第n轮的发布公告中随机选取一个未被选取过的任务;
判断第1轮至第n轮协商的所述无人机平台/所述卫星平台的报价表中是否存在选取的任务,其中,n为所述协商次数;
在判断第1轮至第n轮协商的所述无人机平台/所述卫星平台的报价表中存在选取的任务的情况下,进一步判断第n轮协商的所述无人机平台/所述卫星平台的报价表中是否存在选取的任务;
在判断第n轮协商的所述无人机平台/所述卫星平台的报价表中存在选取的任务的情况下,将选取的任务在管控平台的价格更新为第n轮的所述无人机平台/卫星平台的报价表中价格的较小者,并将选取的任务的执行者确定为计算出所述较小者的无人机平台或卫星平台;
在判断第n轮协商的所述无人机平台和所述卫星平台的报价表中不存在选取的任务的情况下,根据公式(3)更新选取的任务在管控平台的价格,
其中,spj为第j个所述任务,为第n+1轮协商的任务spj在管控平台的价格,为第n轮协商的任务spj在发布公告的价格,Rb为任务spj的重要性,且Rb∈[0,1],为任务spj在第1轮协商中所述无人机平台的报价表中的价格/所述卫星平台的报价表中的价格的较小者;
在判断第1轮至第n轮协商的所述无人机平台和所述卫星平台的报价表中不存在选取的任务的情况下,根据公式(4)更新选取的任务在管控平台的价格,
其中,spj为第j个所述任务,为第n+1轮协商的任务spj在管控平台的价格,为第n轮协商的任务spj在发布公告的价格,RC为期望任务spj的完整度,NP为第n轮的公布公告中剩余未分配任务的数量,C为预设的保障任务完成度的剩余资金;
判断第n轮的发布公告中是否存在未被选取的任务;
在判断第n轮的发布公告中存在未被选取的任务的情况下,再次从第n轮的发布公告中随机选取一个未被选取过的任务,并执行所述方法的相应步骤直到所述发布公告中不存在未被选取的任务;
在判断第n轮的发布公告中不存在未被选取的任务的情况下,生成新的发布公告。
可选地,所述无人机平台分别计算每个任务的价格并进一步形成新的所述报价表包括:
根据公式(5)分别计算每个任务的价格,
其中,spj为作为所述第一可竞争任务的任务,pst为第t个所述无人机平台,为第n+1轮协商的新的所述报价表中的无人机平台pst对任务spj的价格,为第n+1轮协商时对无人机平台pst由于执行任务spj增加的距离,cu为所述无人机平台每移动单位距离的平均固定成本, I为本轮协商中换出的任务的集合,为第n轮协商的发布公告的任务spj的价格,为第n轮协商中无人机平台由于任务spj的插入操作所增加的最小成本。
可选地,所述卫星平台分别计算每个任务的价格并进一步形成新的所述报价表包括:
根据公式(6)分别计算每个任务的价格,
其中,spj为作为所述第二可竞争任务的任务,为第n+1轮协商生成的新的所述报价表中的卫星平台is对任务spj定义的价格,Z为本轮协商中插入的任务的集合,为第n+1轮协商中卫星平台由于执行任务spi而增加的最小成本,e为卫星平台的折价率,a为本轮协商过程中插入的任务的集合的数量,I为本轮协商中换出的任务的集合,为第n+1轮协商中换出的任务spi在第n轮的发布公告中的价格,为第n轮协商中卫星平台由于执行换出的任务spi所增加的最小成本,为本轮协商中插入的任务spz在第n轮的发布公告中的价格,第n轮协商中卫星平台由于执行插入的任务spz所增加的最小成本。
本发明的另一方面还提供一种任务价格可调下的空天资源协同任务规划的系统,所述系统包括卫星平台、无人机平台和管控平台,所述卫星平台、无人机平台和管控平台用于协同工作以执行上述所述的方法。
通过上述技术方案,本发明提供的任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法及系统采用无人机平台分别计算每个任务的价格的方式替代了现有技术中针对单个无人机分别计算每个任务的价格的方式,即采用底层集中式规划,上层分布式的混合式任务规划方式,一定程度上降低了原本算法的复杂度,提高了无人机平台硬件和软件的运行效率,从而提高了协同规划的反应速度,并综合考虑了方法的协同规划结果质量和运算速度。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式,但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中:
图1是根据本发明的一个实施方式的任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法的流程图;
图2是根据本发明的一个实施方式的价格对任务公告中的任务进行预处理操作的流程图;
图3是根据本发明的一个实施方式的管控平台在第一轮协商中的具体步骤的流程图;以及
图4是根据本发明的一个实施方式的管控平台在第二轮及以后的协商中的具体步骤的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式,并不用于限制本发明实施方式。
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法的流程图。在本发明的该实施方式中,空天资源可以包括用于发布和分配任务的管控平台、用于执行任务的无人机平台和用于执行任务的卫星平台。其中,无人机平台的数量可以是一个或多个,该数量的限定可以取决于任务所在区域的空天资源状况。在图1中,该方法可以包括:
在步骤S100中,获取管控平台发布的任务公告。其中,该任务公告中包括多个任务以及对每个任务定义的初始的价格。
在步骤S101中,无人机平台根据该任务公告形成无人机平台的报价表。
在本发明的一个实施方式中,该无人机平台可以是例如搭载有一台无人机的舰船或单台无人机,这样每台无人机(或舰船)可以分别计算每台无人机实际执行该任务的价格,从而达到精确控制。其中,每台无人机计算执行该任务的价格的方式可以是本领域人员所知的计算方式。
在本发明的另一个实施方式中,该无人机平台可以是例如搭载有至少两台无人机的舰船,这样在计算每台无人机执行该任务的价格时,可以将无人机批处理计算,从而减少计算的复杂度,同时也减少执行运算的设备的负载。
在无人机平台为搭载有至少两台无人机的舰船的情况下,无人机平台可以是根据任务公告中的每个任务的所在位置与该无人机平台的自身的坐标位置计算出每个任务的价格,从而进一步形成包括每个任务以及每个任务的价格的报价表。考虑到无人机平台对于部分距离过远(例如大于最大航行距离)的任务不具备执行能力,那么,该无人机平台对于该任务选择不执行。在计算任务的价格时,对于距离过远的任务不计算,这样也一定程度上减少了计算的复杂度。另外,由于无人机平台搭载了至少两台无人机,在无人机到达一个任务的目标位置(所在位置)时,无人机平台可以通过发射无人机来执行与该任务的目标点相临近的其他的任务。因此,在计算单个任务的价格时,该单个任务可以与其相临近的任务共摊成本。所以优选地,在该实施方式中,该步骤S101可以进一步包括:
将任务公告的任务划分成多个任务包。每个任务包包括以任务公告的一个目标点为圆心、以预定长度(例如单个无人机最大航程的十分之一)为半径的区域内的任务;
判断任务的目标点与无人机平台的距离是否小于预设值,从而判断该无人机平台是否具备执行该任务的能力。在该实施方式中,该预设值可以是根据无人机平台实际执行任务的能力或行驶的距离来确定,至于确定的方式,本领域人员应当是可以理解的;
在判断任务的目标点与无人机平台的距离小于预设值的情况下,根据公式(1)计算每个无人机平台的任务的初始的价格(无人机平台执行该任务的初始的价格),
其中,spj为第j个任务,pst为第t个无人机平台,为无人机平台pst计算的任务spj的初始的价格,为无人机平台pst与任务spj的目标点的初始的空间距离,cu为无人机平台每移动单位距离的平均固定成本,J为任务spj所在的任务包包括的任务的个数,RU为每个无人机平台完成单个任务的期望的收益率。
在步骤S102中,无人机平台将(无人机平台的)报价表反馈(例如通过无线广域网通信传输)至管控平台。
在步骤S103中,卫星平台对任务公告中的任务进行计算以形成卫星平台的报价表。在该实施方式中,卫星平台可以是例如先对单个任务的价格进行计算,并进一步将每个任务以及每个任务的价格相关联以形成报价表。
具体地,在本发明的一个示例中,卫星平台计算单个任务的价格可以是例如根据公式(2)分别计算每个卫星平台的任务的初始的价格(卫星平台执行该任务的初始的价格),
其中,is为卫星平台,spj为第j个任务,为卫星平台对任务spj定义的初始的价格,FSPj为任务spj在截止时间内能够被卫星平台覆盖的次数,k为卫星平台对任务执行一次观测操作的固定成本,bs为卫星平台观测单个任务的可变成本,Rs为卫星平台观测单个任务期望的收益率。此外,对于规划时间窗内没有覆盖机会的任务,卫星平台在计算价格时也会选择不计算,由于该部分与无人机平台不计算不具备执行能力的任务类似,此处不再赘述。
在本发明的另一个示例中,卫星平台计算单个任务的价格的方式也可以是例如根据公式(2A)分别计算每个卫星平台的任务的初始的价格,
其中,is为卫星平台,spj为第j个任务,为卫星平台对任务spj定义的初始的价格,TDj为卫星平台在任务spj的截止时间前对任务spj的观测时间窗口累计总和,Aver(TD)为卫星平台对能够观测到的任务spj的累计总和TDj的平均值,EC为单个任务的平均成本,该平均成本可以是根据卫星平台执行任务的历史数据确定的,也可以是本领域人员预先设定的。
在步骤S104中,卫星平台将该卫星平台的报价表反馈(例如通过无线广域网通信传输)至管控平台。
在步骤S105中,管控平台对无人机平台的报价表和卫星平台的报价表进行预处理。在前述的无人机平台对不具备执行能力的任务会选择不计算价格,那么,对于无人机平台的报价表中也就不会包括这些任务(同样适用于卫星平台)。所以为了提高对无人机平台和卫星平台进行协商的效率,管控平台对无人机平台的报价表和卫星平台的报价表的预处理操作可以包括删除任务公告中未被无人机平台的报价表和卫星平台的报价表包括的任务。在本发明的一个示例中,该步骤S105具体可以是例如图2中所示出的步骤。在图2中,该步骤S105可以包括:
在步骤S201中,从任务公告中随机选取一个未被选取的任务;
在步骤S202中,判断无人机平台的报价表/卫星平台的报价表中是否包含该选取的任务;
在判断无人机平台的报价表/卫星平台的报价表中包含该任务的情况下,执行步骤S204;
在步骤S203中,在判断无人机平台的报价表/卫星平台的报价表中没有包含该任务的情况下,删除该选取的任务并执行步骤S204;
在步骤S204中,判断任务公告中是否存在未被选取的任务;
在判断该任务公告中存在未被选取的任务的情况下,返回执行步骤S201;
在步骤S205中,在判断任务公告中不存在未被选取的任务的情况下,生成预处理后的任务公告。
在步骤S106中,管控平台根据无人机平台的报价表和卫星平台的报价表进行协商以生成发布公告,并将该发布公告发送至无人机平台和卫星平台。其中,该发布公告包括至少一个任务和与该至少一个任务所对应的价格。在该实施方式中,考虑到本发明提供的任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法在对无人机平台的报价表和卫星平台的报价表进行协商前,无人机平台和卫星平台首先生成了初始的价格(报价表),相对于现有技术(没有生成初始的价格)而言,通过这样方式加速了对任务调价的收敛速度,从而提高了该管控平台的协商效率。那么,对于该初始的价格,该管控平台在进行协商(n=1,n可以为协商次数)时,可以执行如图3中所示出的步骤。在图3中,该步骤可以包括:
在步骤S301中,从任务公告中随机选取一个未被选取过的任务;
在步骤S302中,判断该选取的任务在管控平台的价格(即在任务公告中的价格)是否小于或等于无人机平台/卫星平台计算的价格;
在步骤S303中,在判断该选取的任务在管控平台的价格大于无人机平台和卫星平台计算的价格的情况下,将选取的任务在管控平台的价格更新为无人机平台和卫星平台计算的价格中的较小者,并将选取的任务的执行者确定为计算出较小者的无人机平台或卫星平台;
在步骤S304中,在判断该选取的任务在管控平台的价格小于或等于无人机平台/卫星平台计算的价格的情况下,将选取的任务在管控平台的价格更新为选取的任务在任务公告中的价格;
在步骤S305中,判断在任务公告中是否存在未被选取的任务;
在判断任务公告中存在未被选取的任务时,返回执行步骤S301,直到任务公告中不存在未被选取的任务;
在步骤S306中,在判断任务公告中不存在未被选取的任务的情况下,生成新的发布公告。
在该实施方式中,在协商次数大于或等于2的情况下,管控平台进行协商的步骤可以是如图4中所示出的步骤。在图4中,该步骤可以包括:
在步骤S401中,从第n轮的发布公告中随机选取一个未被选取过的任务。
在步骤S402中,判断第1轮至第n轮协商的无人机平台/卫星平台的报价表中是否存在选取的任务;
在步骤S403中,在判断第1轮至第n轮协商的无人机平台/卫星平台的报价表中存在选取的任务的情况下,进一步判断第n轮协商的无人机平台/卫星平台的报价表中是否存在选取的任务;
在步骤S404中,在判断第n轮协商的无人机平台/卫星平台的报价表中存在该选取的任务的情况下,将该选取的任务在管控平台的价格更新为第n轮的无人机平台/卫星平台的报价表中价格的较小者,并将选取的任务的执行者确定为计算出较小者的无人机平台或卫星平台;
在步骤S405中,在判断第n轮协商的无人机平台和卫星平台的报价表中不存在该选取的任务的情况下,根据公式(3)更新选取的任务在管控平台的价格(即在第n+1轮的发布公告中的价格),
其中,spj为第j个任务,为第n+1轮协商的任务spj在管控平台的价格,为第n轮协商的任务spj在发布公告的价格,Rb为任务spj的重要性,且Rb∈[0,1],为任务spj在第1轮协商中无人机平台的报价表中的价格/卫星平台的报价表中的价格的较小者;
在步骤S406中,在判断第1轮至第n轮协商的无人机平台和卫星平台的报价表中不存在选取的任务的情况下,根据公式(4)更新选取的任务在管控平台的价格,
其中,spj为第j个任务,为第n+1轮协商的任务spj在管控平台的价格,为第n轮协商的任务spj在发布公告的价格,RC为期望任务spj的完整度,NP为第n轮的公布公告中剩余未分配任务的数量,j为预设的保障任务完成度的剩余资金;
在步骤S407中,判断第n轮的发布公告中是否存在未被选取的任务;
在判断第n轮的发布公告中存在未被选取的任务的情况下,返回执行步骤S401直到发布公告中不存在未被选取的任务;
在步骤S408中,在判断第n轮的发布公告中不存在未被选取的任务的情况下,生成新的(第n+1轮)发布公告。此时,该新的发布公告中不仅包括至少一个任务和至少一个与该任务对应的价格,对于对已选定执行平台的任务,还应进一步包括暂时将该任务的执行者确定为无人机平台或卫星平台的信息。此外,管控平台在协商时,为了避免对一些任务进行反复提价(步骤S405/步骤S406),可以在每次执行该步骤S106前,分别判断对每个任务已经进行提价(执行过步骤S405/步骤S406的次数)的次数是否达到预设的容忍值,并在判断该步骤达到预设的容忍值的情况下,删除该任务。
在步骤S107中,无人机平台接收发布公告,根据发布公告确定无人机平台执行发布公告中的任务的第一整体收益。由于计算该第一整体收益的方式为本领域人员所知,故此处不再赘述。
在步骤S108中,无人机平台从任务公告中寻找第一可竞争任务。其中,第一可竞争任务的第一整体收益大于或等于无人机平台执行发布公告中的任务的第一整体收益。在该实施方式中,由于寻找该第一可竞争任务的方式也为本领域人员所知,故此处也不再赘述。
在步骤S109中,无人机平台分别计算每个第一可竞争任务的价格并进一步形成新的无人机平台的报价表。在该实施方式中,该步骤S109可以具体如下:
根据公式(5)分别计算每个任务(第一可竞争任务)的价格,
其中,spj为作为第一可竞争任务的任务,pst为第t个无人机平台,为第n+1轮协商的新的报价表中的无人机平台pst对任务spj的价格,为第n+1轮协商时对无人机平台pst由于执行任务spj增加的距离,cu为无人机平台每移动单位距离的平均固定成本,I为本轮协商中换出的任务的集合,为第n轮协商的发布公告的任务spj的价格,为第n轮协商中无人机平台由于任务spj的插入操作所增加的最小成本。
在步骤S110中,向管控平台提出异议请求并发送新的报价表。
在步骤S111中,卫星平台接收发布公告,根据发布公告确定卫星平台执行发布公告中的任务的第二整体收益。由于该步骤的计算方式与无人机平台计算第一整体收益的方式类似,因此此处也不再赘述。
在步骤S112中,卫星平台从任务公告中寻找第二可竞争任务。其中,第二可竞争任务的第二整体收益大于或等于卫星平台执行发布公告中的任务的第二整体收益;由于该步骤的计算方式与无人机平台寻找第一可竞争任务的方式类似,因此此处也不再赘述。
在步骤S113中,卫星平台分别计算每个第二可竞争任务的价格并进一步形成新的卫星平台的报价表。在该实施方式中,该步骤S113可以具体如下:
根据公式(6)分别计算每个任务(第二可竞争任务)的价格,
其中,spj为作为第二可竞争任务的任务,为第n+1轮协商生成的新的报价表中的卫星平台is对任务spj定义的价格,Z为本轮协商中插入的任务的集合,为第n+1轮协商中卫星平台由于执行任务spi而增加的最小成本,e为卫星平台的折价率,a为本轮协商过程中插入的任务的集合的数量,I为本轮协商中换出的任务的集合,为第n+1轮协商中换出的任务spi在第n轮的发布公告中的价格,为第n轮协商中卫星平台由于执行换出的任务spi所增加的最小成本,为本轮协商中插入的任务spz在第n轮的发布公告中的价格,第n轮协商中卫星平台由于执行插入的任务spz所增加的最小成本。
在步骤S114中,向管控平台提出异议请求并发送新的卫星平台的报价表。
在步骤S115中,判断对无人机平台的报价表和卫星平台的报价表的协商次数是否达到上限。
在步骤S116中,在判断协商次数达到上限的情况下,输出最终的发布公告。
在判断协商次数未达到上限的情况下,管控平台可以返回执行步骤S106直到判断协商次数达到上限。
在无人机平台和卫星平台接收到管控平台最终生成的发布公告后,可以分别根据该发布公告执行相应的任务(即执行步骤S117和S118)。
本发明的另一方面还提供一种任务价格可调下的空天资源协同任务规划的系统,该系统包括卫星平台、无人机平台和管控平台,卫星平台、无人机平台和管控平台用于协同工作以执行上述的方法。
通过上述技术方案,本发明提供的任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法及系统具有如下的技术效果:
1、采用无人机平台分别计算每个任务的价格的方式替代了现有技术中针对单个无人机分别计算每个任务的价格的方式,即采用底层集中式规划,上层分布式的混合式任务规划方式,一定程度上降低了原本算法的复杂度、提高了无人机平台硬件和软件的运行效率,从而让方案的协同规划结果兼顾质量和运算速度。
2、在管控平台进行协商前,无人机平台和卫星平台首先根据自身对于任务的条件(例如与任务的目标点的距离)分别计算出初始的价格的过程,以及对任务公告预处理的过程,有助于后续协商过程中加快任务定价收敛速度,使得管控平台的协商次数大大减少,从而减轻了管控平台的运行负担,提高了管控平台的协商效率;
3、管控平台在协商时,为了避免出现对于部分任务的反复提价,从而导致市场恶意垄断的算法问题出现,本发明提供的方法在每次进行协商前,删除提价次数超过预设的容忍度的任务,从而保证了协商过程的稳定、高效,保证了整体方法的执行效率。
4、管控平台通过划分任务的预算,执行不同的调价的策略,实现了对任务动态提价、压价的调价方式,更好实现对任务合理定价的目的,该处理方式区别于现有技术中一类单纯对任务压价的方式,保障了任务完成率。以及与另一类方案对任务多方反复议价的方式有本质不同,对比下任务协商的效率也会提高。
5、资源平台(卫星平台/无人机平台)选取每次协商过程中,借助换出效益低的部分任务,选择竞争高效益的任务的机制,一方面有利于提升整体的规划效果,另一方面避免了协商过程中每次协商都要重新规划的问题,同样的提升了计算速度。
6、以任务价格反应任务对资源的需求程度,并提供了完整的任务报价、竞价以及调价方法,更有利于对任务进行合理定价,进而实现对资源紧缺任务规划过程优先给予分配,使任务规划的结果更加符合应用需求,兼顾了系统的鲁棒性和整体收益(整体的技术效果)。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式,但是,本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施方式的技术构思范围内,可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外,本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施方式的思想,其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。
Claims (13)
1.一种任务价格可调下的空天资源协同任务规划的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取管控平台发布的任务公告,其中,所述任务公告包括至少一个任务和与每个所述任务对应的价格;
至少一个无人机平台基于自身的坐标位置对所述任务公告的任务进行计算以形成所述无人机平台的报价表,其中,所述无人机平台包括至少两台所述无人机;
将所述无人机平台的报价表反馈至所述管控平台。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个无人机平台基于自身的坐标位置对所述任务公告的任务进行计算以形成所述无人机平台的报价表进一步包括:
将所述任务公告的任务划分成多个任务包,每个所述任务包包括以所述任务公告的一个目标点为圆心、以预定长度为半径的区域内的任务;
判断所述任务的目标点与所述无人机平台的距离是否小于预设值;
在判断所述任务的目标点与所述无人机平台的距离小于预设值的情况下,根据公式(1)计算每个所述无人机平台的任务的初始的价格,
其中,spj为第j个所述任务,pst为第t个所述无人机平台,为无人机平台pst计算的任务spj的初始的价格,为无人机平台pst与任务spj的目标点的初始的空间距离,cu为所述无人机平台每移动单位距离的平均固定成本,J为任务spj所在的任务包包括的所述任务的个数,RU为每个所述无人机平台完成单个所述任务的期望的收益率。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
卫星平台根据所述任务进行计算以形成所述卫星平台的报价表;
将所述卫星平台的报价表反馈至所述管控平台。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述卫星平台根据所述任务进行计算以形成所述卫星平台的报价表包括:
根据公式(2)分别计算每个所述卫星平台的任务的初始的价格,
其中,is为所述卫星平台,spj为第j个所述任务,为所述卫星平台对任务spj定义的初始的价格,FSPj为所述任务spj在截止时间内能够被所述卫星平台覆盖的次数,k为所述卫星平台对所述任务执行一次观测操作的固定成本,bs为所述卫星平台观测单个所述任务的可变成本,Rs为所述卫星平台观测单个所述任务期望的收益率。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
管控平台对所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行预处理;
管控平台根据所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行协商以生成发布公告,其中,所述发布公告包括至少一个任务和与所述任务对应的价格;
将所述发布公告发送至所述无人机平台和所述卫星平台。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述管控平台对所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行预处理包括:
删除所述任务公告中未被所述无人机平台的报价表/卫星平台的报价表包括的任务。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
所述无人机平台接收所述发布公告,根据所述发布公告确定所述无人机平台执行所述发布公告中的任务的第一整体收益;
所述无人机平台从所述任务公告中寻找第一可竞争任务,其中,所述第一可竞争任务的第一整体收益大于或等于所述无人机平台执行所述发布公告中的任务的第一整体收益;
所述无人机平台分别计算每个第一可竞争任务的价格并进一步形成新的所述无人机平台的报价表;
向所述管控平台提出异议请求并发送新的所述无人机平台的报价表;
所述卫星平台接收所述发布公告,根据所述发布公告确定所述卫星平台执行所述发布公告中的任务的第二整体收益;
所述卫星平台从所述任务公告中寻找第二可竞争任务,其中,所述第二可竞争任务的第二整体收益大于或等于所述卫星平台执行所述发布公告中的任务的第二整体收益;
所述卫星平台分别计算每个第二可竞争任务的价格并进一步形成新的所述卫星平台的报价表;
向所述管控平台提出异议请求并发送新的所述卫星平台的报价表。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
判断对所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表的协商次数是否达到上限;
在判断所述协商次数达到上限的情况下,输出最终的所述发布公告;
在判断所述协商次数未达到上限的情况下,管控平台再次根据新的所述无人机平台的报价表和新的所述卫星平台的报价表进行协商以形成新的所述发布公告并执行所述方法的相应步骤直到判断所述协商次数达到上限。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述管控平台根据所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行协商以生成发布公告包括:
删除所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表中提价次数超过预设的容忍度的任务;
获取协商次数;
在判断所述协商次数为1的情况下,从所述任务公告中随机选取一个未被选取过的任务;
判断选取的任务在所述管控平台的价格是否小于或等于所述无人机平台/所述卫星平台计算的价格;
在判断选取的任务在所述管控平台的价格大于所述无人机平台和所述卫星平台计算的价格的情况下,将选取的任务在所述管控平台的价格更新为所述无人机平台和所述卫星平台计算的价格中的较小者,并将选取的任务的执行者确定为计算出所述较小者的无人机平台或卫星平台;
在判断选取的任务在所述管控平台的价格小于或等于所述无人机平台/所述卫星平台计算的价格的情况下,将选取的任务在管控平台的价格更新为选取的任务在所述任务公告中的价格;
判断在所述任务公告中是否存在未被选取的任务;
在判断所述任务公告中存在未被选取的任务时,再次从所述任务公告中随机选取一个未被选取过的任务,并执行所述方法的相应步骤,直到所述任务公告中不存在未被选取的任务;
在判断所述任务公告中不存在未被选取的任务的情况下,生成新的发布公告。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述管控平台根据所述无人机平台的报价表和所述卫星平台的报价表进行协商以生成发布公告进一步包括:
在判断所述协商次数大于或等于2的情况下,从第n轮的发布公告中随机选取一个未被选取过的任务;
判断第1轮至第n轮协商的所述无人机平台/所述卫星平台的报价表中是否存在选取的任务,其中,n为所述协商次数;
在判断第1轮至第n轮协商的所述无人机平台/所述卫星平台的报价表中存在选取的任务的情况下,进一步判断第n轮协商的所述无人机平台/所述卫星平台的报价表中是否存在选取的任务;
在判断第n轮协商的所述无人机平台/所述卫星平台的报价表中存在选取的任务的情况下,将选取的任务在管控平台的价格更新为第n轮的所述无人机平台/卫星平台的报价表中价格的较小者,并将选取的任务的执行者确定为计算出所述较小者的无人机平台或卫星平台;
在判断第n轮协商的所述无人机平台和所述卫星平台的报价表中不存在选取的任务的情况下,根据公式(3)更新选取的任务在管控平台的价格,
其中,spj为第j个所述任务,为第n+1轮协商的任务spj在管控平台的价格,为第n轮协商的任务spj在发布公告的价格,Rb为任务spj的重要性,且Rb∈[0,1],为任务spj在第1轮协商中所述无人机平台的报价表中的价格/所述卫星平台的报价表中的价格的较小者;
在判断第1轮至第n轮协商的所述无人机平台和所述卫星平台的报价表中不存在选取的任务的情况下,根据公式(4)更新选取的任务在管控平台的价格,
其中,spj为第j个所述任务,为第n+1轮协商的任务spj在管控平台的价格,为第n轮协商的任务spj在发布公告的价格,RC为期望任务spj的完整度,NP为第n轮的公布公告中剩余未分配任务的数量,C为预设的保障任务完成度的剩余资金;
判断第n轮的发布公告中是否存在未被选取的任务;
在判断第n轮的发布公告中存在未被选取的任务的情况下,再次从第n轮的发布公告中随机选取一个未被选取过的任务,并执行所述方法的相应步骤直到所述发布公告中不存在未被选取的任务;
在判断第n轮的发布公告中不存在未被选取的任务的情况下,生成新的发布公告。
11.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述无人机平台分别计算每个第一可竞争任务的价格并进一步形成新的所述无人机平台的报价表包括:
根据公式(5)分别计算每个任务的价格,
其中,spj为作为所述第一可竞争任务的任务,pst为第t个所述无人机平台,为第n+1轮协商的新的所述报价表中的无人机平台pst对任务spj的价格,为第n+1轮协商时对无人机平台pst由于执行任务spj增加的距离,cu为所述无人机平台每移动单位距离的平均固定成本, I为本轮协商中换出的任务的集合,为第n轮协商的发布公告的任务spj的价格,为第n轮协商中无人机平台由于任务spj的插入操作所增加的最小成本。
12.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述卫星平台分别计算每个第二可竞争任务的价格并进一步形成新的所述卫星平台的报价表包括:
根据公式(6)分别计算每个任务的价格,
其中,spj为作为所述第二可竞争任务的任务,为第n+1轮协商生成的新的所述报价表中的卫星平台is对任务spj定义的价格,Z为本轮协商中插入的任务的集合,为第n+1轮协商中卫星平台由于执行任务spi而增加的最小成本,e为卫星平台的折价率,a为本轮协商过程中插入的任务的集合的数量,I为本轮协商中换出的任务的集合,为第n+1轮协商中换出的任务spi在第n轮的发布公告中的价格,为第n轮协商中卫星平台由于执行换出的任务spi所增加的最小成本,为本轮协商中插入的任务spz在第n轮的发布公告中的价格,第n轮协商中卫星平台由于执行插入的任务spz所增加的最小成本。
13.一种任务价格可调下的空天资源协同任务规划的系统,其特征在于,所述系统包括卫星平台、无人机平台和管控平台,所述卫星平台、无人机平台和管控平台用于协同工作以执行如权利要求1至12任一所述的方法。
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