兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 240743-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0743
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王义涛1, 王俊森1,2, 石章松2,*(), 徐慧慧2, 朱伟明2
收稿日期:
2024-08-29
上线日期:
2025-05-07
通讯作者:
基金资助:
WANG Yitao1, WANG Junsen1,2, SHI Zhangsong2,*(), XU Huihui2, ZHU Weiming2
Received:
2024-08-29
Online:
2025-05-07
摘要:
针对多智能体任务目标分配中航迹代价估算不准确的问题,提出一种基于改进快速搜索树算法的航迹代价计算方法,在合理地规划智能体运动轨迹的同时提高智能体航迹代价估算的准确性;针对改进合同网算法投标过程中优势智能体过早签约的问题,提出一种智能体投标状态转化机制,使得优势智能体可以多次参与任务竞标,实现智能体系统任务负载的均衡。仿真结果表明,新提出的航迹代价计算方法能够较好地计算智能体与目标、目标与目标之间的航迹;智能体投标转化机制解决了优势智能体过早签约导致的资源浪费,智能体系统完成任务的执行时间较之前降低6.54%,但处理优势智能体问题时新的机制会增加整个任务分配的投标轮次。
中图分类号:
王义涛, 王俊森, 石章松, 徐慧慧, 朱伟明. 基于改进快速搜索树和合同网的多智能体目标分配算法[J]. 兵工学报, 2025, 46(5): 240743-.
WANG Yitao, WANG Junsen, SHI Zhangsong, XU Huihui, ZHU Weiming. Task Allocation for Multi-agent System Based on Extended Rapidly-exploring Random Tree and Contract Net[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(5): 240743-.
智能体 | 位置/ km | 速度/ (m·s-1) | 任务序列 |
---|---|---|---|
A1 | (1,1,1.68) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A2 | (1,10.0,1.49) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A3 | (1,20.0,2.95) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A4 | (1,30.0,2.5) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A5 | (1,40.0,1.26) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
表1 智能体信息
Table 1 Information of agents
智能体 | 位置/ km | 速度/ (m·s-1) | 任务序列 |
---|---|---|---|
A1 | (1,1,1.68) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A2 | (1,10.0,1.49) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A3 | (1,20.0,2.95) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A4 | (1,30.0,2.5) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A5 | (1,40.0,1.26) | 150 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
任务编号 | 位置/km | 任务编号 | 位置/km |
---|---|---|---|
T1 | (12.3,35.8,1.65) | T6 | (23.1,20.0,4.86) |
T2 | (24.0,36.7,2.31) | T7 | (37.9,15.9,2.73) |
T3 | (20.8,28.8,2.22) | T8 | (36.8,8.6,3.80) |
T4 | (35.1,32.2,2.62) | T9 | (32.9,13.5,4.94) |
T5 | (37.0,26.1,2.21) | T10 | (27.5,9.7,2.83) |
表2 目标任务信息
Table 2 Information of tasks
任务编号 | 位置/km | 任务编号 | 位置/km |
---|---|---|---|
T1 | (12.3,35.8,1.65) | T6 | (23.1,20.0,4.86) |
T2 | (24.0,36.7,2.31) | T7 | (37.9,15.9,2.73) |
T3 | (20.8,28.8,2.22) | T8 | (36.8,8.6,3.80) |
T4 | (35.1,32.2,2.62) | T9 | (32.9,13.5,4.94) |
T5 | (37.0,26.1,2.21) | T10 | (27.5,9.7,2.83) |
T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | T7 | T8 | T9 | T10 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0.847 | 0.717 | 0.867 | 0.887 | 0.820 | 0.368 | 0.608 | 0.779 | 0.894 | 0.905 |
表3 目标打击代价
Table 3 Target strike cost
T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | T7 | T8 | T9 | T10 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0.847 | 0.717 | 0.867 | 0.887 | 0.820 | 0.368 | 0.608 | 0.779 | 0.894 | 0.905 |
任务 | 方案1 | 方案2 | 任务 | 方案1 | 方案2 | |
---|---|---|---|---|---|---|
T1 | A5 | A4 | T6 | A3 | A2 | |
T2 | A5 | A4 | T7 | A2 | A1 | |
T3 | A4 | A4 | T8 | A1 | A3 | |
T4 | A5 | A5 | T9 | A1 | A1 | |
T5 | A4 | A5 | T10 | A1 | A1 |
表4 任务分配对比
Table 4 Comparision of task allocations
任务 | 方案1 | 方案2 | 任务 | 方案1 | 方案2 | |
---|---|---|---|---|---|---|
T1 | A5 | A4 | T6 | A3 | A2 | |
T2 | A5 | A4 | T7 | A2 | A1 | |
T3 | A4 | A4 | T8 | A1 | A3 | |
T4 | A5 | A5 | T9 | A1 | A1 | |
T5 | A4 | A5 | T10 | A1 | A1 |
任务 | 签约 智能体 | 签约时 投标轮次 | 任务 | 签约 智能体 | 签约时 投标轮次 |
---|---|---|---|---|---|
T1 | A4 | 3 | T6 | A2 | 2 |
T2 | A4 | 3 | T7 | A1 | 4 |
T3 | A4 | 3 | T8 | A3 | 5 |
T4 | A5 | 4 | T9 | A1 | 5 |
T5 | A5 | 4 | T10 | A1 | 5 |
表5 智能体投标结果
Table 5 Bidding results of agents
任务 | 签约 智能体 | 签约时 投标轮次 | 任务 | 签约 智能体 | 签约时 投标轮次 |
---|---|---|---|---|---|
T1 | A4 | 3 | T6 | A2 | 2 |
T2 | A4 | 3 | T7 | A1 | 4 |
T3 | A4 | 3 | T8 | A3 | 5 |
T4 | A5 | 4 | T9 | A1 | 5 |
T5 | A5 | 4 | T10 | A1 | 5 |
智能体 | 执行任务的 总航迹代价/km | 智能体 | 执行任务的 总航迹代价/km |
---|---|---|---|
A1 | 70.4 | A4 | 65.16 |
A2 | 34.74 | A5 | 63.8 |
A3 | 59.04 |
表6 智能体任务负载
Table 6 Task loads of agents
智能体 | 执行任务的 总航迹代价/km | 智能体 | 执行任务的 总航迹代价/km |
---|---|---|---|
A1 | 70.4 | A4 | 65.16 |
A2 | 34.74 | A5 | 63.8 |
A3 | 59.04 |
智能体 | T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | T7 | T8 | T9 | T10 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A1 | 188 | 203 | 54 | 219 | 143 | 41 | 91 | 101 | 256 | 265 |
A2 | 183 | 197 | 49 | 213 | 138 | 35 | 86 | 95 | 251 | 260 |
A3 | 195 | 210 | 61 | 226 | 150 | 48 | 98 | 108 | 263 | 272 |
A4 | 184 | 198 | 50 | 214 | 139 | 36 | 87 | 96 | 252 | 261 |
A5 | 190 | 204 | 56 | 220 | 145 | 42 | 93 | 102 | 258 | 267 |
表7 智能体投标值
Table 7 Bidding values of agents
智能体 | T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | T7 | T8 | T9 | T10 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A1 | 188 | 203 | 54 | 219 | 143 | 41 | 91 | 101 | 256 | 265 |
A2 | 183 | 197 | 49 | 213 | 138 | 35 | 86 | 95 | 251 | 260 |
A3 | 195 | 210 | 61 | 226 | 150 | 48 | 98 | 108 | 263 | 272 |
A4 | 184 | 198 | 50 | 214 | 139 | 36 | 87 | 96 | 252 | 261 |
A5 | 190 | 204 | 56 | 220 | 145 | 42 | 93 | 102 | 258 | 267 |
任务 | 签约 智能体 | 签约时 投标轮次 | 任务 | 签约 智能体 | 签约时 投标轮次 |
---|---|---|---|---|---|
T1 | A4 | 3 | T6 | A2 | 2 |
T2 | A4 | 3 | T7 | A1 | 4 |
T3 | A4 | 3 | T8 | A2 | 7 |
T4 | A5 | 4 | T9 | A3 | 8 |
T5 | A5 | 4 | T10 | A3 | 8 |
表8 智能体投标结果
Table 8 Bidding results of agents
任务 | 签约 智能体 | 签约时 投标轮次 | 任务 | 签约 智能体 | 签约时 投标轮次 |
---|---|---|---|---|---|
T1 | A4 | 3 | T6 | A2 | 2 |
T2 | A4 | 3 | T7 | A1 | 4 |
T3 | A4 | 3 | T8 | A2 | 7 |
T4 | A5 | 4 | T9 | A3 | 8 |
T5 | A5 | 4 | T10 | A3 | 8 |
智能体 | 任务负载/km | 智能体 | 任务负载/km |
---|---|---|---|
A1 | 54.76 | A4 | 65.16 |
A2 | 59.62 | A5 | 63.8 |
A3 | 65.79 |
表9 智能体任务负载
Table 9 Task loads of agents
智能体 | 任务负载/km | 智能体 | 任务负载/km |
---|---|---|---|
A1 | 54.76 | A4 | 65.16 |
A2 | 59.62 | A5 | 63.8 |
A3 | 65.79 |
智能体 | 任务序列 |
---|---|
A1 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A2 | [10,3,1,9,5,8,6,7,2,4] |
A3 | [3,6,5,7,4,8,9,1,10,2] |
A4 | [2,7,10,9,6,5,4,1,3,8] |
A5 | [9,5,8,3,10,4,1,2,5,6] |
表10 任务序列
Table 10 Task sequence
智能体 | 任务序列 |
---|---|
A1 | [6,3,7,8,5,1,2,4,9,10] |
A2 | [10,3,1,9,5,8,6,7,2,4] |
A3 | [3,6,5,7,4,8,9,1,10,2] |
A4 | [2,7,10,9,6,5,4,1,3,8] |
A5 | [9,5,8,3,10,4,1,2,5,6] |
任务 | 方案3 | 方案4 | 任务 | 方案3 | 方案4 |
---|---|---|---|---|---|
T1 | A4 | A4 | T6 | A1 | A1 |
T2 | A4 | A4 | T7 | A1 | A1 |
T3 | A2 | A2 | T8 | A5 | A5 |
T4 | A3 | A3 | T9 | A5 | A5 |
T5 | A1 | A1 | T10 | A2 | A2 |
表11 任务分配对比
Table 11 Comparision of task allocations
任务 | 方案3 | 方案4 | 任务 | 方案3 | 方案4 |
---|---|---|---|---|---|
T1 | A4 | A4 | T6 | A1 | A1 |
T2 | A4 | A4 | T7 | A1 | A1 |
T3 | A2 | A2 | T8 | A5 | A5 |
T4 | A3 | A3 | T9 | A5 | A5 |
T5 | A1 | A1 | T10 | A2 | A2 |
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