Task Allocation Algorithm for Heterogeneous UAV Swarm with Temporal Task Chains

任务(项目管理) 群体行为 计算机科学 算法 人工智能 工程类 系统工程
作者
Haixiao Liu,Zhichao Shao,Quanzhi Zhou,Jianhua Tu,Shuo Zhu
出处
期刊:Drones [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:9 (8): 574-574 被引量:1
标识
DOI:10.3390/drones9080574
摘要

In disaster relief operations, integrating disaster reconnaissance, material delivery, and effect evaluation into a temporal task chain can significantly reduce emergency response cycles and improve rescue efficiency. However, since multiple types of heterogeneous UAVs need to be coordinated during the rescue temporal task chains assignment process, this places higher demands on the real-time dynamic decision-making and system fault tolerance of its task assignment algorithm. This study addresses the sequential dependencies among disaster reconnaissance, material delivery, and effect evaluation stages. A task allocation model for heterogeneous UAV swarm targeting temporal task chains is formulated, with objectives to minimize task completion time and energy consumption. A dynamic coalition formation algorithm based on temporary leader election and multi-round negotiation mechanisms is proposed to enhance continuous decision-making capabilities in complex disaster environments. A simulation scenario involving twenty heterogeneous UAVs and seven temporal rescue task chains is constructed. The results show that the proposed algorithm reduces average task completion time by 15.2–23.7% and average fuel consumption by 18.3–26.4% compared with cooperative network protocols and distributed auctions, with up to a 43% reduction in fuel consumption fluctuations.
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