山东科技大学盖文东获国家专利权
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龙图腾网获悉山东科技大学申请的专利一种多无人机森林火灾巡检任务分配方法、设备以及介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119960493B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510449453.0,技术领域涉及:G05D1/695;该发明授权一种多无人机森林火灾巡检任务分配方法、设备以及介质是由盖文东;郑宇;张婧;赵凯设计研发完成,并于2025-04-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多无人机森林火灾巡检任务分配方法、设备以及介质在说明书摘要公布了:本发明属于多无人机森林火灾巡检任务分配技术领域,公开了一种多无人机森林火灾巡检任务分配方法、设备以及介质。本发明基于森林火灾区域的地理数据与火情信息,构建多无人机协同巡检任务分配模型,以最小化总巡检距离和优化无人机负载均衡性为双优化目标,并额外引入地图等级代价和无人机绕飞代价以提高任务分配的合理性;根据动态切换因子在个体内部离散操作和群体协作交叉操作中选择灰狼种群的迭代策略;迭代优化中基于非支配排序和拥挤距离更新精英存档种群,并通过“移除‑插入”策略增强解的收敛性与分布性。本发明通过独特的离散化操作解决了传统连续多目标灰狼算法无法应用于离散问题的缺陷,能快速生成兼顾时效性、能耗均衡的巡检路径。
本发明授权一种多无人机森林火灾巡检任务分配方法、设备以及介质在权利要求书中公布了:1.一种多无人机森林火灾巡检任务分配方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1.基于森林火灾区域地理数据与火情信息,构建多无人机协同巡检任务分配模型,模型以总巡检距离最小化和无人机负载差异最小化为双目标函数;在多无人机协同巡检任务分配模型中引入地图等级代价函数和无人机绕飞地形的距离代价函数; 目标函数为: 式中,D表示总巡检距离,L表示无人机负载差异,Xij为二元变量,Xij=1表示无人机将会从任务点Ti飞向任务点Tj,否则,Xij=0;Cij表示任务点Ti和Tj之间的距离代价;Ts为无人机任务序列的等级评价得分即地图等级代价;mk为第k个无人机的任务负载数量;NtNu表示每个无人机的理想平均任务负载数量;Tc表示无人机绕飞地形的距离代价;dij表示任务点Ti和Tj之间的欧几里得距离;xi,yi,zi和xj,yj,zj分别为任务点Ti和Tj的三维坐标; 约束条件为: 公式4表示每个任务点Ti的出度为1,代表每个任务点仅能连接一个后续任务点;公式5表示每个任务点Ti的入度为1,代表每个任务点仅允许被一个前置任务点连接;公式6表示起点T0的入度和出度都为Nu,代表每架无人机都应从起点出发并最终返回起点; 步骤2.进行灰狼个体编码,对于Nt个巡检任务,将Nu架无人机的巡检路径编码为一条任务序列,并生成Nu-1个介于[1,Nt]之间的随机整数作为任务序列的断点; 步骤3.针对灰狼个体编码,随机生成多组不同的灰狼个体;通过计算每个灰狼个体的双目标函数值,用非支配排序选出当前较优的路径方案,存入初始精英存档;并设置动态切换因子a∈[0,1]控制灰狼个体的更新策略; 步骤4.在精英存档中根据灰狼个体的拥挤程度找出拥挤度最低的三头狼作为领导者狼;根据a的当前值选择灰狼种群迭代策略:对每个灰狼个体,首先生成随机数r∈[0,1];当r≤a时则执行基于个体内部的离散化操作;当ra时则执行群体协作的交叉操作; 步骤5.对每个灰狼个体执行“移除-插入”操作,利用距离矩阵计算相邻任务点之间的距离,移除距离最大的任务点并将其插入到与其较近的任务点附近; 步骤6.更新精英存档;判断是否达到最大迭代次数;如果否,则返回步骤4,否则输出精英存档中的最优解集作为最终的多无人机巡检任务分配方案。
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