CN116011695A - 一种获取无人机目标路径的数据处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种获取无人机目标路径的数据处理系统，系统包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：获取目标任务列表，所述目标任务列表包括第一目标任务列表和第二目标任务列表，根据第一目标任务列表和第二目标任务列表，获取目标区域对应的目标位置点列表，根据候选无人机列表和目标位置点列表，获取目标任务列表对应的目标任务优先级，当目标任务优先级不小于预设的任务优先级阈值时，获取目标任务优先级对应的候选无人机路径为无人机目标路径，本发明无人机不局限于执行一项任务，能够降低无人机的损耗度，减少无人机的飞行代价，提高无人机飞行的使用率和效率。

Description

一种获取无人机目标路径的数据处理系统

技术领域

本发明涉及无人机路径处理技术领域，特别是涉及一种获取无人机目标路径的数据处理系统。

背景技术

无人机是一种具有自主飞行能力和独立执行任务能力的新型工具，不仅在新型作战中能够执行军事侦察、监视、搜索等任务，在地震等自然灾害面前，也能够单独完成灾情巡查。随着无人机技术的快速发展，无人机将应用于未来的很多场景，为了提高无人机的使用效率，无人机的调度人员往往需要在无人机出发前规划好无人机的飞行路线，使得这些无人机能够更好的发挥其作用。

现有技术中，获取目标路径的方法为：无人机执行一种任务，通过遗传算法将路径个体表达为路径中一系列中途点，初始化路径群体，进行遗传操作，经过若干代进化后，停止进化，输出当前最优化个体。

综上所述，获取目标路径的方法存在的缺陷为：无人机执行任务局限于一种，未能获取优选的无人机数量以及候选无人机飞行的路程，提高了无人机的损耗度，增加了无人机的飞行代价，从而降低了无人机飞行的使用率和效率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种获取无人机目标路径的数据处理系统，系统包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S100，获取目标任务列表A⁰={A⁰ ₁，A⁰ ₂}，A⁰ ₁为目标任务中的第一目标任务列表，A⁰ ₂为目标任务中的第二目标任务列表。

S200，根据A⁰ ₁和A⁰ ₂，获取候选无人机列表B={B₁，……，B_k，……，B_m}，B_k为第k个候选无人机，k=1……m，m为候选无人机的数量。

S300，根据A⁰ ₁和A⁰ ₂，获取目标区域对应的目标位置点列表C={C₀，C₁，……，C_i，……，C_n}，C₀为候选无人机的初始位置点，C_i为第i个目标位置点，i=1……n，n为目标位置点的数量。

S400，根据B和C，获取A⁰对应的目标任务优先级QA⁰，其中，符合如下：

，Z_p和Z₀为常数，y_ijk为第k架无人机从第一目标位置点i到第二目标位置点j对应的路径权重，当i-j=1时，y_ijk=1，当i-j≠1时，y_ijk=0；当i=1时，y_i0k=1，当i≠1时，y_i0k=0；当j=1时y_0jk=1，当j≠1时，y_0jk=0，d_ij为第一目标位置点i到第二目标位置点j之间的距离；M^t _i为第一目标位置点i在第一预设时刻t时对应的路径收益指数。

S500，当QA⁰≥R⁰时，获取QA⁰对应的候选无人机路径为无人机目标路径，其中，R⁰为预设的任务优先级阈值。

本发明提供的一种获取无人机目标路径的数据处理系统，系统包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：获取目标任务列表，所述目标任务列表包括第一目标任务列表和第二目标任务列表，第一目标任务为用于破坏目标区域的任务，第二目标任务为用于侦测目标区域当前状态的任务，根据第一目标任务列表和第二目标任务列表获取候选无人机列表，根据第一目标任务列表和第二目标任务列表，获取目标区域对应的目标位置点列表，根据候选无人机列表和目标位置点列表，获取目标任务列表对应的目标任务优先级，当目标任务优先级不小于预设的任务优先级阈值时，获取目标任务优先级对应的候选无人机路径为无人机目标路径，本发明无人机不局限于执行一项任务，可同时进行打击和侦察任务，并且通过判断目标任务优先级，能够获取到所需候选无人机数量的多少以及候选无人机飞行的路程，能够降低无人机的损耗度，减少无人机的飞行代价，提高无人机飞行的使用率和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种获取无人机目标路径的数据处理系统的执行计算机程序的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

一种获取无人机目标路径的数据处理系统，所述系统包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤，如图1所示：

S100，获取目标任务列表A⁰={A⁰ ₁，A⁰ ₂}，A⁰ ₁为目标任务中的第一目标任务列表，A⁰ ₂为目标任务中的第二目标任务列表。

具体的，所述第一目标任务列表包括若干个第一目标任务，其中，所述第一目标任务为用于破坏目标区域的任务，例如对目标区域的物体进行摧毁的任务。

具体的，所述第二目标任务列表包括若干个第二目标任务，其中，所述第二目标任务为用于侦测目标区域当前状态的任务，例如对目标区域中物体的位置和数量进行侦测的任务。

S200，根据A⁰ ₁和A⁰ ₂，获取候选无人机列表B={B₁，……，B_k，……，B_m}，B_k为第k个候选无人机，k=1……m，m为候选无人机的数量。

具体的，在S200中还包括如下步骤：

S10，从B中获取目标无人机E⁰={E⁰ ₁，E⁰ ₂}，E⁰ ₁为目标无人机对应的第一载重区域，E⁰ ₂为目标无人机对应的第二载重区域。

具体的，所述第一载重区域为无人机一侧能够挂载载荷的区域。

进一步的，所述第二载荷区域为无人机另一侧能够挂载载荷的区域，其中，所述另一侧为与第一载重区域对称的一侧。

S20，当WE⁰ ₁=WE⁰ ₂时，获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表，WE⁰ ₁为E⁰ ₁对应的载重重量，WE⁰ ₂为E⁰ ₂对应的载重重量；其中，在S200中还包括如下步骤：

S21，当s=g时，获取第一目标优先级。

S22，根据第一目标优先级，获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表。

具体的，在S22中还包括如下步骤：

S221，获取第一目标优先级ΔHG={ΔHG₁，……，ΔHG_r，……，ΔHG_s}，ΔHG_r=H_r-G_r，其中，G_r为第r个第二载荷对象的重量。

S223，根据ΔHG，获取第二目标优先级ΔHG'={ΔHG'₁，……，ΔHG'_r，……，ΔHG'_s}，其中，ΔHG'_r=ΔHG_r或ΔHG'_r=-ΔHG_r。

S225，当|ΔHG'₁+……+ΔHG'_r+……+ΔHG'_s|＜F⁰时，获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表，其中，F⁰为预设的优先级阈值。

具体的，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行预设的优先级阈值的选取，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

进一步的，在S225中还包括如下步骤：

S2251，当ΔHG'_r=ΔHG_r时，将ΔHG'_r对应的第一载荷对象插入至第一目标载荷对象列表中且将ΔHG'_r对应的第二载荷对象插入至第二目标载荷对象列表中。

S2253，当ΔHG'_r=-ΔHG_r时，将ΔHG'_r对应的第二载荷对象插入至第一目标载荷对象列表中且将ΔHG'_r对应的第一载荷对象插入至第二目标载荷对象列表中。

上述，通过改变第一目标优先级获取第二目标优先级，当第二目标优先级满足预设条件时，获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表，考虑了载荷的属性，能够保证无人机第一载重区域的重量与第二载重区域的重量平衡，使得无人机载荷分配的准确度较高，从而提高后续无人机执行任务的效率。

S23，当s＞g时，获取第一初始优先级。

S24，根据第一初始优先级，获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表。

具体的，在S24中还包括如下步骤：

S241，根据第一初始优先级，获取第一初始载荷对象列表和第二初始载荷对象列表。

具体的，所述第一初始载荷对象列表和第二初始载荷对象列表的获取方式与S221～S225中获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表的获取方式一致。

S243，获取第一优选载荷对象列表和第二优选载荷对象列表。

具体的，在S243中还包括如下步骤：

S111，获取第一待选载荷对象列表H⁰={H⁰ ₁，……，H⁰ _b，……，H⁰ _η}，H⁰ _b为第b个第一待选载荷对象的重量，b=1……η，其中，η=s-g，H⁰ ₁≥……≥H⁰ _b≥……≥H⁰ _η，所述第一待选载荷对象为从H中删除H₁到H_g后的第一载荷对象。

S112，当η为偶数时，获取第二待选载荷对象列表FH⁰={FH⁰ ₁，……，FH⁰ _c，……，FH⁰ _η/2}，其中，FH⁰ _c=H⁰ _c+H⁰ _α，H⁰ _c为第c个第一待选载荷对象的重量，H⁰ _α为第α个第一待选载荷对象的重量，α=η-c+1。

S113，根据FH⁰，获取第一待选优先级列表DFH⁰={DFH⁰ ₁，……，DFH⁰ _ζ，……，DFH⁰ _η/4}，DFH⁰ _ζ=FH⁰ _ζ-FH⁰ _μ，FH⁰ _ζ为第ζ个第二待选载荷对象的重量，FH⁰ _μ为第μ个第二待选载荷对象的重量，μ=1-ζ+η/2。

S114，根据DFH⁰，获取第一优选载荷对象列表和第二优选载荷对象列表。

具体的，第一优选载荷对象列表的获取方式与当s=g时第一目标载荷对象列表的获取方式一致，第二优选载荷对象列表的获取方式与当s=g时第二目标载荷对象列表的获取方式一致；

S115，当η为奇数时，将H⁰ _β插入至第一目标载荷对象列表中或第二目标载荷对象列表中且从H⁰中删除以获取DH⁰={H⁰ ₁，……，H⁰ _β-1，H⁰ _β+1，……，H⁰ _η},其中，H⁰ _β为第β个第一待选载荷对象的重量，β=（η+1）/2。

S116，根据DH⁰，获取第一优选载荷对象列表和第二优选载荷对象列表。

具体的，第一优选载荷对象列表和第二优选载荷对象列表的获取方式与S112～S114获取第一优选载荷对象列表和第二优选载荷对象列表的获取方式一致。

S245，将第一初始载荷对象列表和第一优选载荷对象列表插入至第一目标载荷对象列表中且将第二初始载荷对象列表和第二优先载荷对象列表插入至第二目标载荷对象列表中。

上述，当第一载荷对象的数量与第二载荷对象的数量不相等时，先将相同数量的第一载荷对象和第二载荷对象进行处理，再将多出的第一载荷对象的数量按照奇偶性的不同进行处理，考虑了载荷的数量和属性，能够保证无人机第一载重区域的重量与第二载重区域的重量平衡，使得无人机载荷分配的准确度较高，从而提高后续无人机执行任务的效率。

S25，当s＜g时，获取第一候选优先级。

S26，根据第一候选优先级，获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表。

具体的，S26中获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表的获取方式与S24中获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表的获取方式一致。

S30，当WE⁰ ₁≠WE⁰ ₂时，获取候选载荷对象。

具体的，在S30中还包括如下步骤：

S31，当WE⁰ ₁＞WE⁰ ₂时，获取初始优先级ΔE⁰ ₁₂，其中，ΔE⁰ ₁₂=WE⁰ ₁-WE⁰ ₂。

S33，遍历H和G，获取候选载荷对象且将候选载荷对象插入至第二载重区域，其中，所述候选载荷对象为ΔHE⁰ _r最小时对应的第一载荷对象，ΔHE⁰ _r=|H_r-ΔE⁰ ₁₂|。

S35，当WE⁰ ₁＜WE⁰ ₂时，获取初始优先级ΔE⁰ ₂₁，其中，ΔE⁰ ₂₁=WE⁰ ₂-WE⁰ ₁。

S37，遍历H和G，获取候选载荷对象且将候选载荷对象插入至第一载重区域，其中，所述候选载荷对象为ΔHE_r最小时对应的第一载荷对象，ΔHE_r=|H_r-ΔE⁰ ₂₁|。

上述，当无人机初始不平衡时，遍历第一载荷对象列表和第二载荷对象列表选择候选载荷对象进行无人机初始平衡匹配，能够提高后续进行无人机载荷分配的准确度，从而提高后续无人机执行任务的效率。

S40，从H或G中将候选载荷对象删除，获取第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表。

具体的，从H或G中将候选载荷对象删除后，第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表的获取方式与当目标无人机第一载重区域对应的载重重量与第二载重区域对应的载重重量相等时，第一目标载荷对象列表和第二目标载荷对象列表的获取方式一致。

S50，将第一目标载荷对象列表插入至第一载重区域中且将第二目标载荷对象插入至第二载重区域中。

S300，根据A⁰ ₁和A⁰ ₂，获取目标区域对应的目标位置点列表C={C₀，C₁，……，C_i，……，C_n}，C₀为候选无人机的初始位置点，C_i为第i个目标位置点，i=1……n，n为目标位置点的数量，其中，所述目标位置点为目标任务对应的位置坐标点。

具体的，所述目标任务包括第一目标任务和/或第二目标任务，可以理解为：部分目标位置点仅执行第一目标任务，部分目标位置点仅执行第二目标任务，部分目标位置点执行第一目标任务和第二目标任务。

S400，根据B和C，获取A⁰对应的目标任务优先级QA⁰，其中，符合如下：

，Z_p和Z₀为常数，y_ijk为第k架无人机从第一目标位置点i到第二目标位置点j对应的路径权重，当i-j=1时，y_ijk=1，当i-j≠1时，y_ijk=0；当i=1时，y_i0k=1，当i≠1时，y_i0k=0；当j=1时y_0jk=1，当j≠1时，y_0jk=0，d_ij为第一目标位置点i到第二目标位置点j之间的距离；M^t _i为第一目标位置点i在第一预设时刻t时对应的路径收益指数。

具体的，所述第一目标位置点为目标位置点列表中任一目标位置点。

进一步的，所述第二目标位置点为目标位置点列表中除第一目标位置点外的任一目标位置点。

具体的，d_ij符合如下条件：

，C_ix为C_i在坐标系中x轴上的第一坐标值，C_iy为C_i在坐标系中y轴上的第二坐标值，C_jx为C_j在坐标系中x轴上的第一坐标值，C_jy为C_j在坐标系中y轴上的第二坐标值。

具体的，通过如下步骤获取

：

S1，当L_i=t时，

，其中，t为第一预设时刻，L_i为第二预设时刻，R≥R'＞0，R'为预设的常数，其中，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行任一预设常数的选取，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

具体的，本领域技术人员知晓，可根据实际需求进行预设时刻的选取，均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

S2，当L_i＞t且

时，

。

具体的，N'_p（i）为第i个第一目标位置点是所有候选目标位置点中出现时刻未知的位置点，

为所有候选目标位置点。

进一步的，所述所有候选目标位置点为全部目标位置点。

具体的，当

时，表征为不存在第二目标位置点。

S3，当L_i＞t且

时，

，

，其中，

为第二目标位置点j在[t+1，L_i]时刻内第v时刻出现的信度系数，具体的，本领域技术人员知晓，现有技术中任一获取信度系数的方法均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。

具体的，当

时，表征为存在第二目标位置点。

S500，当QA⁰≥R⁰时，获取QA⁰对应的候选无人机路径为无人机目标路径，其中，R⁰为预设的任务优先级阈值。

本发明提供的一种获取无人机目标路径的数据处理系统，所述系统包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：获取目标任务列表，所述目标任务列表包括第一目标任务列表和第二目标任务列表，根据第一目标任务列表和第二目标任务列表获取候选无人机列表，根据第一目标任务列表和第二目标任务列表，获取目标区域对应的目标位置点列表，根据候选无人机列表和目标位置点列表，获取目标任务列表对应的目标任务优先级，当目标任务优先级不小于预设的任务优先级阈值时，获取目标任务优先级对应的候选无人机路径为无人机目标路径，本发明无人机不局限于执行一项任务，可同时进行打击和侦察任务，并且通过判断目标任务优先级，能够获取到所需候选无人机数量的多少以及候选无人机飞行的路程，能够降低无人机的损耗度，减少无人机的飞行代价，提高无人机飞行的使用率和效率。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，当所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S100，获取目标任务列表A⁰={A⁰ ₁，A⁰ ₂}，A⁰ ₁为目标任务中的第一目标任务列表，A⁰ ₂为目标任务中的第二目标任务列表；

S200，根据A⁰ ₁和A⁰ ₂，获取候选无人机列表B={B₁，……，B_k，……，B_m}，B_k为第k个候选无人机，k=1……m，m为候选无人机的数量；

S300，根据A⁰ ₁和A⁰ ₂，获取目标区域对应的目标位置点列表C={C₀，C₁，……，C_i，……，C_n}，C₀为候选无人机的初始位置点，C_i为第i个目标位置点，i=1……n，n为目标位置点的数量；

S400，根据B和C，获取A⁰对应的目标任务优先级QA⁰，其中，符合如下：

，Z_p和Z₀为常数，y_ijk为第k架无人机从第一目标位置点i到第二目标位置点j对应的路径权重，当i-j=1时，y_ijk=1，当i-j≠1时，y_ijk=0；当i=1时，y_i0k=1，当i≠1时，y_i0k=0；当j=1时y_0jk=1，当j≠1时，y_0jk=0，d_ij为第一目标位置点i到第二目标位置点j之间的距离；M^t _i为第一目标位置点i在第一预设时刻t时对应的路径收益指数；

S500，当QA⁰≥R⁰时，获取QA⁰对应的候选无人机路径为无人机目标路径，其中，R⁰为预设的任务优先级阈值。

2.根据权利要求1所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，所述第一目标任务为用于破坏目标区域的任务。

3.根据权利要求1所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，所述第二目标任务为用于侦测目标区域当前状态的任务。

4.根据权利要求1所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，所述目标位置点为目标任务对应的位置坐标点。

5.根据权利要求1所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，d_ij符合如下条件：

，C_ix为C_i在坐标系中x轴上的第一坐标值，C_iy为C_i在坐标系中y轴上的第二坐标值，C_jx为C_j在坐标系中x轴上的第一坐标值，C_jy为C_j在坐标系中y轴上的第二坐标值。

6.根据权利要求1所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，在S400中通过如下步骤获取

：

S1，当L_i=t时，

，其中，t为第一预设时刻，L_i为第二预设时刻，R≥R'＞0，R'为预设的常数；

S2，当L_i＞t且

时，

；

S3，当L_i＞t且

时，

，

，其中，

为第二目标位置点j在[t+1，L_i]时刻内第v时刻出现的信度系数。

7.根据权利要求6所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，当

时，表征为不存在第二目标位置点。

8.根据权利要求6所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，当

时，表征为存在第二目标位置点。

9.根据权利要求1所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，所述第一目标位置点为目标位置点列表中任一目标位置点。

10.根据权利要求1所述的获取无人机目标路径的数据处理系统，其特征在于，所述第二目标位置点为目标位置点列表中除第一目标位置点外的任一目标位置点。

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