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申请/专利权人：北京机电工程研究所;南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种集群飞行器多任务分布式任务分配方法，对所有任务按照时序约束进行分层；对上层任务应用改进CBBA算法，完成任务包的构建；各飞行器与相邻飞行器进行数据交换，并按照改进CBBA的共识规则更新获胜信息和时间戳，以获得无冲突的任务分配方案；各飞行器检查自己的获胜信息与任务包信息是否冲突，如果冲突则释放任务包中的冲突任务及其后续任务；对任务分配结果进行死锁检测和修正；对上层任务的开始时间进行更新，以满足集群飞行器执行型任务同时开始的约束；判断当前任务是否为底层任务，如果是则输出任务分配结果，否则求解下层任务的软时间窗，然后进行任务分配直至输出任务分配结果。本发明实现单层任务无冲突和无死锁的任务分配；对复杂的整体任务按照时序顺序进行分层解耦，以实现时序耦合多任务的顺序分层求解。

主权项：1.一种集群飞行器多任务分布式任务分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1初始化任务分配信息变量；2对所有任务按照时序约束进行分层，其中上层任务为时序优先级较高的任务，同一目标的下层任务需等待上层任务完成后才能执行；3对上层任务应用改进CBBA算法，完成任务包的构建；4各飞行器与相邻飞行器进行数据交换，并按照改进CBBA的共识规则更新获胜信息和时间戳，以获得无冲突的任务分配方案；5各飞行器检查自己的获胜信息与任务包信息是否冲突，如果冲突则释放任务包中的冲突任务及其后续任务；6循环步骤3至步骤5，直至各飞行器任务路径序列不再发生变化，得到无冲突的任务分配方案；7对任务分配结果进行死锁检测和修正；8对上层任务的开始时间进行更新，以满足集群飞行器执行型任务同时开始的约束；9判断当前任务是否为底层任务，如果是则输出任务分配结果，否则将各区域下层任务的开始时间替换为上层任务的结束时间，构建同一目标区域的关联任务的软时间窗，以满足关联任务之间的时序约束；10循环步骤3至步骤9，直至输出任务分配结果；所述步骤3包括以下步骤：31每一轮选择任务时，飞行器首先对满足约束条件的所有任务计算边际增益作为投标值，任务j加入bi的边际增益cij的计算方法为： 其中，表示将任务j插入到pi中的第n位生成的新路径列表，原pi中第n位及其以后的元素保持原顺序不变,依次后移，J为飞行器i能够执行的任务集，J\bi表示从任务集J中去掉bi中已有的任务，表示飞行器i沿pi执行任务的总收益；的计算方法为： 其中，rwdij和cstij分别为飞行器i执行任务j的收益和代价，其中cstij＝gidij，为了保证所有任务都被执行，采用固定收益和时间折扣收益结合的形式计算收益rwdij，具体计算方法为： 其中，Rj0为执行任务的固定收益，Rj为时间折扣收益的基础收益，0lj1为任务j的时间折扣系数，它决定了基础收益随时间的衰减速度，tij为飞行器i执行任务j的时间，utij为与执行任务的时间有关的决策变量： 其中，为任务j的时间窗，为任务j的耗时；32当任务j为单飞行器执行型时，飞行器i只需将自己的投标值与任务j的获胜投标值作比较来决定是否投标，若自己的投标值更高则投标，当两者投标值相同时，若飞行器i的编号较小，同样进行投标；当任务j为多飞行器共同执行型时，需要判断竞标的飞行器数量是否满足任务j的需求；若飞行器i认为任务j未分配满荷，直接进行投标；若飞行器i认为任务j已分配满荷，飞行器i需要将自己的投标值与任务j的最小获胜投标值作比较来决定是否投标；同样的，当二者相同时，选择编号小的飞行器；33一轮投标完成后，飞行器i从所有投标的任务中选择投标值最大的任务加入自己的任务包bi中，并更新路径列表和获胜信息；34重复步骤31至33，不断进行任务包的构建直到任务包达到上限或者已无满足约束条件的任务可选，飞行器i可执行的最大任务数量Li为： 其中，ceilg为向上取整运算符，reqj为任务j的载荷需求数量，num为用于执行当前类型任务的飞行器的数量，loadi为飞行器i携带的载荷资源数。

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