[发明专利]一种大规模微型无人机的编队及控制方法

权利要求书

1.一种大规模微型无人机的编队方法，其特征在于，每个无人机配置两个独立的通信信道，其中一个信道为近程通信信道，该近程通信信道覆盖相邻无人机的近程通信信道；另一个为远程通信信道，该远程通信信道覆盖整个机群的远程通信信道；

每个无人机通过近程通信信道获取邻居无人机的状态信息，根据某个无人机获取到的邻居无人机的状态信息计算该无人机受到的来自每一个邻居无人机的排斥力；

每个无人机通过远程通信信道获取队首无人机周期性广播的状态信息和编号信息，某个无人机根据获取到的队首无人机的状态信息和编号信息计算来自队首无人机的全局吸引力；队首无人机周期性广播自身的状态信息和编号信息，无人机根据队首无人机广播的状态信息预测与队首无人机的距离；

当距离小于或等于第一阈值且队首无人机编号不变时，则基于力平衡建立以队首无人机当前位置为中心的无人机编队队形；

当距离变化大于第一阈值且队首无人机编号不变时，则执行队首无人机平滑过渡处理；所述队首无人机平滑过渡处理具体为：将当前周期时刻队首位置坐标与前一周期时刻队首无人机位置坐标进行连线，然后做线性插值计算，得到若干插值点；按照插值点与前一周期时刻队首无人机位置坐标距离的远近排序，基于力平衡依次建立以前一周期时刻队首无人机位置坐标、若干插值点、当前周期时刻队首无人机位置坐标为中心的无人机编队队形；

根据排斥力和吸引力的力平衡控制每个无人机当前的运动状态，基于力平衡建立以队首无人机为中心的无人机编队队形。

2.根据权利要求1所述的一种大规模微型无人机的编队方法，其特征在于，某个无人机受到的来自每一个邻居无人机的排斥力的计算式为：

其中，d_ij为无人机i的坐标位置指向邻居无人机j的单位方向矢量，x_ij表示无人机i与邻居无人机j之间的距离，α为第一斥力系数，α≥1，F_R为预先设置的固定排斥力。

3.根据权利要求2所述的一种大规模微型无人机的编队方法，其特征在于，某个无人机受到来自队首无人机 的全局吸引力的计算式为：

F_il＝x_il^β·d_il·F_s

其中，d_il为无人机i的坐标位置指向队首无人机l的单位方向矢量，x_il表示无人机i与队首无人机l之间的距离，β为第二引力系数，β≥0，F_s为预先设置的固定吸引力。

4.根据权利要求3所述的一种大规模微型无人机的编队方法，其特征在于，某无人机的力平衡为：

5.根据权利要求1所述的一种大规模微型无人机的编队方法，其特征在于，所述第一阈值为k·|F_R|，k表示控制系数，|·|表示取绝对值。