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考慮電量耗損之無人機群飛展演最佳群飛路徑規劃研究

為了解決adv160災情的問題，作者蔡成鴻 這樣論述：

在群飛展演上，即使根據腳本的圖案設計可知某時刻必須在某個座標位置有台無人機閃爍某顏色，但如何指揮各台無人機以保證圖案會依腳本而出現，除需保證這些無人機的移動過程中不可互撞外，我們也希望能用最少數量的無人機群讓整個移動過程的整體能量消耗為最少，這樣的移動路徑軌跡設計問題極為複雜。現行的展演設計頂多只能以人工方式逐一指派各台無人機的避撞移動軌跡，對於整體之能量損耗或無人機個數等並無一套有系統的最佳化方法，導致可能會配置過多台無人機以及多浪費額外的能量耗損，也因此難以編制更長時段展演或變換更複雜的圖案。本研究將每架無人機在每個時間切點、每個座標位置移動的路徑組合、特定位置是否亮燈的控制燈號等，設計

成整數規劃模型之決策變數，而複雜的移動途程可被簡化成各台無人機於每個時間切點間的移動節線；在路徑移動上，屬於具方向性且不可逆的移動；對每架無人機而言，每個時間切點只會飛行到一個位置；就亮燈座標而言，同時刻最多只會有一架無人機經過來發亮；將兩個時間切點間的移動路徑轉換成移動成本，在考量亮燈與否具不同耗電成本的情況下，增加可回到地面點進行電池充換電的設計，來計算整體的能量消耗成本。相較於現行無人機群飛展演所採用的人工編排路徑規劃方式，本研究提出的整數規劃模型可根據腳本計算出理論上最佳的無人機群路線規劃方式。然而該整數規劃模型求解耗時，為能因應實務能在短時間內沙盤推演出不同圖案腳本的展演效果，我們亦

設計其對應的高效率啟發式求解演算法，可快速因應各式的圖案展演需求，大幅縮短腳本設計時間，期望可為相關展演業者帶來許多便利與效益。