1.一种车机协同下无人机任务分配智能决策方法,其特征在于,包括:
获取异构任务集合和路网数据;其中,所述异构任务集合中包括道路交点对应的点任务和道路线段对应的线任务;
构建无人机与车辆协同执行所述异构任务集合的路径规划模型;其中,所述路径规划模型以将无人机与车辆从预设控制中心出发、执行完所述异构任务集合中所有任务并返回到所述预设控制中心所耗费的总时间最小化为优化目标,所述路径规划模型的预设约束条件为根据无人机与车辆协同执行所述异构任务集合的预设场景而设置,所述预设场景包括:搭载有可多次起降的无人机的车辆从所述预设控制中心出发,沿着道路行驶,并在道路交口释放所述无人机,所述无人机和所述车辆执行所述点任务或者所述线任务,在所述无人机的电量不足以至于无法继续执行下一个任务时返回到道路交口与所述车辆汇合并更换电池,并继续执行下一个任务,直至所述无人机和所述车辆将所述异构任务集合中所有任务执行完成,所述车辆搭载所述无人机返回到所述预设控制中心;
计算所述车辆单独完成所述异构任务集合中所有任务时的最短路径;
根据所述最短路径、所述预设约束条件和预设启发式分配算法,逐个确定所述异构任务集合中的每一个任务是否分配给无人机,得到在实现所述优化目标时无人机和车辆各自执行的任务,并输出所述车辆和所述无人机共同完成所述异构任务集合中所有任务时所述车辆和所述无人机各自的最优路径;其中,逐个确定所述异构任务集合中的每一个任务是否分配给无人机的过程包括:确定将该任务试分配给无人机时无人机的最优起降点组合,计算在所述最优起降点组合下车辆在该任务对应子路段所花费的第一时间和未将该任务分配给无人机时车辆在该任务对应子路径所花费的第二时间,若所述第一时间小于所述第二时间,则将该任务分配给无人机执行。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述最短路径、所述预设约束条件和预设启发式分配算法,逐个确定所述异构任务集合中的每一个任务是否分配给无人机,得到在实现所述优化目标时无人机和车辆各自执行的任务,并输出所述车辆和所述无人机共同完成所述异构任务集合中所有任务时所述车辆和所述无人机各自的最优路径,包括:S410、针对所述异构任务集合中的各个任务,依次执行以下遍历步骤,直至所有任务遍历完成:
S411、计算第i-1个任务的结束点与第i+1个任务的起始点之间的最短路径,将该最短路径记为第一子路径;若所述第一子路径经过第i个任务,则退出第i个任务的遍历步骤;若所述第一子路径未经过第i个任务,则执行步骤S412;
S412、从所述第一子路径中选择出无人机的所有起降点组合,并采用预设约束条件对所述起降点组合进行筛选,得到满足所述预设约束条件的起降点组合;针对满足所述预设约束条件的每一个起降点组合,计算所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间;将满足所述预设约束条件的所有起降点组合下所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间进行比较,将最短时间记为第一时间;
S413、根据所述车辆单独完成所述异构任务集合中所有任务时的最短路径,确定由所述车辆执行第i个任务的情况下车辆从第i-1个任务的结束点到第i+1个任务的起始点且经过第i个任务的路径,计算所述车辆经过该路径所花费的时间,并将该时间记为第二时间;
S414、判断所述第一时间是否小于所述第二时间:
若是,则将第i个任务分配给所述无人机,根据所述第一时间对应的起降点组合,确定所述车辆和所述无人机分别从第i-1个任务的结束点到第i+1个任务的起始点的最短路径,将该最短路径记为最优子路径;并将i加1;
否则,确定车辆从从第i-1个任务的结束点到第i+1个任务的起始点且经过第i个任务的最短路径,将该最短路径记为最优子路径,并将i加1,返回到步骤S 411;
S420、在遍历完成后,根据所述车辆的各个最优子路径和所述无人机的各个最优子路径,确定所述车俩的最优路径和所述无人机的最优路径。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,针对满足所述预设约束条件的每一个起降点组合,计算所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间,包括:计算所述车辆从第i-1个任务的结束点行驶到该起降点组合中的降落点所花费的时间,将该时间记为第三时间;所述第三时间为所述车辆从第i-1个任务的结束点行驶到该起降点组合中的起飞点所花费的时间、释放所述无人机所花费的时间以及释放所述无人机后所述车辆从所述起飞点行驶到所述降落点所花费的时间之和;
计算所述无人机从第i-1个任务的结束点至该起降点组合中的降落点所花费的时间,该时间记为第四时间;所述第四时间为所述车辆从第i-1个任务的结束点行驶到所述起飞点所花费的时间、释放所述无人机所花费的时间以及所述无人机从所述起飞点飞行至所述降落点所花费的时间之和;
判断所述第三时间是否小于所述第四时间:
若是,则将计算所述第四时间、回收所述无人机所花费的时间以及回收无人机之后所述车辆行驶至第i+1个任务的起始点所花费的时间之和,并将该时间之和作为该起降点组合下所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间;
否则,计算所述第三时间、回收所述无人机所花费的时间以及回收无人机之后所述车辆行驶至第i+1个任务的起始点所花费的时间之和,并将该时间之和作为该起降点组合下所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述第一时间小于所述第二时间时,判断无人机在执行第i个任务时是否会经过其他任务;若是,则将所述其他任务从所述异构任务集合中待遍历任务中删除。
5.一种车机协同下无人机任务分配智能决策装置,其特征在于,包括:
任务输入模块,用于获取异构任务集合和路网数据;其中,所述异构任务集合中包括道路交点对应的点任务和道路线段对应的线任务;构建无人机与车辆协同执行所述异构任务集合的路径规划模型;其中,所述路径规划模型以将无人机与车辆从预设控制中心出发、执行完所述异构任务集合中所有任务并返回到所述预设控制中心所耗费的总时间最小化为优化目标,所述路径规划模型的预设约束条件为根据无人机与车辆协同执行所述异构任务集合的预设场景而设置;
第一计算模块,用于计算所述车辆单独完成所述异构任务集合中所有任务时的最短路径;
第二计算模块,用于根据所述最短路径、所述预设约束条件和预设启发式分配算法,逐个确定所述异构任务集合中的每一个任务是否分配给无人机,得到在实现所述优化目标时无人机和车辆各自执行的任务,并输出所述车辆和所述无人机共同完成所述异构任务集合中所有任务时所述车辆和所述无人机各自的最优路径;其中,逐个确定所述异构任务集合中的每一个任务是否分配给无人机的过程包括:确定将该任务试分配给无人机时无人机的最优起降点组合,计算在所述最优起降点组合下车辆在该任务对应子路段所花费的第一时间和未将该任务分配给无人机时车辆在该任务对应子路径所花费的第二时间,若所述第一时间小于所述第二时间,则将该任务分配给无人机执行。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第二计算模块包括:
遍历单元,用于执行S410、针对所述异构任务集合中的各个任务,依次执行以下遍历步骤,直至所有任务遍历完成:S411、计算第i-1个任务的结束点与第i+1个任务的起始点之间的最短路径,将该最短路径记为第一子路径;若所述第一子路径经过第i个任务,则退出第i个任务的遍历步骤;若所述第一子路径未经过第i个任务,则执行步骤S412;
S412、从所述第一子路径中选择出无人机的所有起降点组合,并采用预设约束条件对所述起降点组合进行筛选,得到满足所述预设约束条件的起降点组合;针对满足所述预设约束条件的每一个起降点组合,计算所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间;将满足所述预设约束条件的所有起降点组合下所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间进行比较,将最短时间记为第一时间;
S413、根据所述车辆单独完成所述异构任务集合中所有任务时的最短路径,确定由所述车辆执行第i个任务的情况下车辆从第i-1个任务的结束点到第i+1个任务的起始点且经过第i个任务的路径,计算所述车辆经过该路径所花费的时间,并将该时间记为第二时间;
S414、判断所述第一时间是否小于所述第二时间:
若是,则将第i个任务分配给所述无人机,根据所述第一时间对应的起降点组合,确定所述车辆和所述无人机分别从第i-1个任务的结束点到第i+1个任务的起始点的最短路径,将该最短路径记为最优子路径;并将i加1;
否则,确定车辆从从第i-1个任务的结束点到第i+1个任务的起始点且经过第i个任务的最短路径,将该最短路径记为最优子路径,并将i加1,返回到步骤S 411;
确定单元,用于执行S420、在遍历完成后,根据所述车辆的各个最优子路径和所述无人机的各个最优子路径,确定所述车俩的最优路径和所述无人机的最优路径。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述遍历单元执行的针对满足所述预设约束条件的每一个起降点组合,计算所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间,包括:计算所述车辆从第i-1个任务的结束点行驶到该起降点组合中的降落点所花费的时间,将该时间记为第三时间;所述第三时间为所述车辆从第i-1个任务的结束点行驶到该起降点组合中的起飞点所花费的时间、释放所述无人机所花费的时间以及释放所述无人机后所述车辆从所述起飞点行驶到所述降落点所花费的时间之和;
计算所述无人机从第i-1个任务的结束点至该起降点组合中的降落点所花费的时间,该时间记为第四时间;所述第四时间为所述车辆从第i-1个任务的结束点行驶到所述起飞点所花费的时间、释放所述无人机所花费的时间以及所述无人机从所述起飞点飞行至所述降落点所花费的时间之和;
判断所述第三时间是否小于所述第四时间:
若是,则将计算所述第四时间、回收所述无人机所花费的时间以及回收无人机之后所述车辆行驶至第i+1个任务的起始点所花费的时间之和,并将该时间之和作为该起降点组合下所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间;
否则,计算所述第三时间、回收所述无人机所花费的时间以及回收无人机之后所述车辆行驶至第i+1个任务的起始点所花费的时间之和,并将该时间之和作为该起降点组合下所述车辆行驶所述第一子路径所花费的时间。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述遍历单元还用于:在所述第一时间小于所述第二时间时,判断无人机在执行第i个任务时是否会经过其他任务;若是,则将所述其他任务从所述异构任务集合中待遍历任务中删除。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。