本论文源于某无人机地面控制系统的工程需求,目的是对四架无人机进行协同任务规划,实现四架无人机通过一套面向任务的地面控制系统进行实时操控,完成侦察任务的执行,本文从无人机地面控制系统的实际需求出发,结合相关理论知识和部分技术基础,提出了基于V图的多无人机协同任务规划的设计方法,本文的主要内容包括:1.介绍了无人机地面控制系统任务规划的主要功能,分析了任务规划在地面控制系统中的工作原理,提出多无人机的任务规划从功能上划分主要包括多无人机协同路径规划和多无人机协同任务分配,并介绍了多无人机协同路径规划和多无人机协同任务分配的工作机制;2.针对多无人机协同路径规划,提出了相应的解决方案,采用基于V图的协同路径规划模型和算法,设计中采用矢量法建立V图,计算V图中的每条线段,采用狄利克雷算法从V图中计算最优路径,在对路径进行优化计算后,首先对协同路径规划方法进行仿真验证和分析,然后验证路径规划。根据仿真结果可以得出,扩展V图可有效的表达复杂的任务环境,因此扩展V图完全可以用于复杂任务环境下的多无人机路径规划建模。3.提出基于整数规划的多无人机的任务分配模型,对多无人机任务分配中复杂的约束规则显性化,采用基于整数编码的遗传算法,用于多无人机的任务分配算法实现。重点讨论了编码设计、目标函数设计、进化算法设计及约束规则处理等。最后对两架飞机和十六架飞机进行仿真,从两个仿真实例可以看出,算法能够实现多无人机协同任务分配,能够反应飞行距离、任务时间,目标价值收益对任务分配的影响。同时在仿真试验中,实现了对多无人机对多目标的任务分配,使得尽可能多的目标被分配,且分配结果满足了诸多约束规则:如作战资源、无人机数目、作战半径、任务高度等。4.通过软件设计与实现后,最后对两种典型的任务:火力压制和协同侦察,想定了一些任务环境,进行了任务分配算法和路径规划算法的综合验证。验证显示,算法能对典型的任务想定进行任务规划,且规划结果合理可信。同时算法兼顾了机群飞行时间、飞行距离、任务覆盖和目标价值等规划目标综合加以考虑,并对飞行距离、任务载荷、任务目标、战场威胁等约束规则均有所响应。目前,本文介绍的多无人机任务规划技术已经初步应用于某型无人机地面控制系统中。经过系统的实际飞行试验表明,多无人机协同路径规划算法和任务分配算法初步满足工程要求,具备一定的推广价值,可以在后续工程系统或演示验证项目中继续研究与设计,不断完善。