基于负载均衡的multi-uav任务分配算法的研究

《基于负载均衡的multi-uav任务分配算法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于负载均衡的Multi-UAV任务分配算法的研究RESEARCHOFMULTI-UAVLOAD-BALANCEDTASKPLANNINGALGORITHM杨媛琦哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP332学校代码：10213国际图书分类号：621.38密级：公开↑↑（宋体小4号字）（宋体小4号字）工学硕士学位论文↑（宋体小2号字加粗）基于负载均衡的Multi-UAV任务分配算法的研究硕士研究生：杨媛琦冒号导师：王玲教授左侧用黑申请学位：工学硕士体4号字,冒号右侧学科：计算机科学与技术用宋体4所在单位：计算机

2、科学与技术学院号字，多答辩日期：2016年6月倍行距1.5。授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP332（TimesNewRoman小4字）U.D.C:621.38（TimesNewRoman小4字）DissertationfortheMasterDegreeinEngineering↑（TimesNewRoman小2号字）RESEARCHOFMULTI-UAVLOAD-BALANCEDTASKPLANNINGALGORITHM↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）Candid

3、ate：YangYuanqiSupervisor：Prof.WangLingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerScience&TechnologyAffiliation：ComputerScience&TechnologyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，由于硬件技术的发展，

4、硬件成本逐渐降低，具有低功耗、自组织、可靠性、分布式的无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork)获得了人们的广泛关注。在无线传感器网络中，传感器节点随机的分布在检测区域，自组织的形成网络，对所在区域进行实时监控，并将收集到的信息发送给相应的观察者。到目前为止，基于无线传感器网络的应用涉及到实际应用的方方面面，诸如安全监控、目标追踪、指令检测和环境监控等。自从上世界九十年代开始，无人驾驶飞机UAV(UnmannedAerialVehicle)也获得以美国为首的许多国家的关注，并获得了较快的发展。与传统的有人驾

5、驶飞机相比，无人机具有规模较小、操作灵活、价格便宜、可持续续航等特点，能够更好的适应于军事侦查、环境监测、人员搜救等领域。由于UAV的可移动性和可持续续航的特点，因此，将UAV应用于WSN不仅能够简化网络的设计，还可以降低由于传感器结点之间通信所造成的能量消耗，从而延长网络的生存时间。随着任务量增长、任务类型的复杂化和工作区域增大等因素，基于单个UAV不能及时有效的完成任务，multi-UAV便开始获得人们的广泛关注。multi-UAV相对于单UAV而言，UAV之间具有更好的协作性，能够通过相互协作共同完成任务。但是，另一方面，由

6、于系统中存在多个UAV，UAV之间可以并行工作，UAV之间的并行性可能导致相互之间的碰撞，以及UAV之间任务的分配是较为复杂的。在以往的研究中，主要关注UAV路径规划、如何避免与障碍物的碰撞、对特定目标的攻击等，而多个UAV之间负载均衡的问题却少有考虑。因此，本文主要考虑的是如何使用多个UAV完成传感器节点的信息采集。本文在k-means聚类算法的基础上，提出了一种新的算法，在总体任务量一定的情况下，保证多个UAV之间负载分配尽可能均衡的同时，调用蚁群算法来最小化无人机的飞行距离。实验过程中，采用Matlab作为仿真工具，对提出的

7、问题进行建模，然后使用改进算法进行负载的划分，最后与k-means聚类算法的划分结果进行对比，并根据对比结果来分析新算法的性能。关键词：WSN；Multi-UAV；负载均衡；k-means聚类算法；蚁群算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInUAV-WSNsystem,multipleUAVworktogethertoperformatasksetisanefficientway.Thetotaltraveldistanceandtaskassignmenthaveanimpactontheoverallper

8、formance.Inthecurrent,theresearchofUAV-WSNismainlyfocusedonUAVormulti-UAVpathplanning,collisionavoidancebetweenUAVsandobstac