[发明专利]一种多无人机编队飞行避障控制策略制定方法

权利要求书

1.一种多无人机编队飞行避障控制策略制定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：引入斥力场函数U_rep(q)，通过斥力场函数U_rep(q)的大小来决策无人机相遇之后的运动速度和方向，斥力场函数U_req(q)如式(1)：

上述公式中，η(η0)为斥力势场比例因子，用以调整斥力势能场；ρ(q)是当两架无人机飞行过程中的最近距离；(X-X_goal)是触发条件的无人机与目标点之间的相对距离；n为相对距离影响因子；ρ₀是触发阈值条件的最小安全距离；

在触发条件范围内，斥力场越大，无人机离开触发区的响应速度和运动速度越快；

步骤2：确定相遇的无人机数量、无人机相遇方向、次序及各无人机之间的相对位置；

步骤3：制定无人机避障控制策略；

当三机在水平方向上两两相遇时，即L₁,L₂,L₃均小于ρ₀时，以三架无人机为三个坐标点生成一个圆，三架无人机分别顺时针沿当前点的切线方向飞行；当脱离触发条件的阈值时，三架无人机分别沿着各自到目标点的轨迹飞行；L₁表示无人机1、2之间水平距离，L₂表示无人机2、3之间水平距离，L₃表示无人机1、3之间水平距离。

2.根据权利要求1所述的一种多无人机编队飞行避障控制策略制定方法，其特征在于：当双机在水平方向上相遇时，采用沿直径圆切线方向运动的避障策略，即当无人机触发安全阈值条件Lρ₀时，以两架无人机的当前位置为直径生成一个圆，两架无人机分别朝向当前点的切线方向运动，方向相反，直到不再触发安全阈值条件，无人机按照自己的飞行轨迹运动；ρ₀是触发阈值条件的最小安全距离，L是两机水平方向距离。

3.根据权利要求1所述的一种多无人机编队飞行避障控制策略制定方法，其特征在于：当双机在高度方向上相遇时，即当无人机触发安全阈值条件Lρ₀时，采用高度较低的无人机原地等待，高度高的沿着无人机轨迹飞去，当触发条件解除时等待的无人机往目标点的飞行轨迹飞去的策略。

4.根据权利要求1所述的一种多无人机编队飞行避障控制策略制定方法，其特征在于：当三机在水平方向上依次相遇，即L₁,L₂小于ρ₀，L₃大于ρ₀时，中间无人机提升高度离开触发区域，其余两架无人机原地待命，待触发条件结束时原地待命的两架无人机分别各自飞往目标点。

5.根据权利要求1所述的一种多无人机编队飞行避障控制策略制定方法，其特征在于：当三机在高度方向两两相遇，即H₁,H₂,H₃均小于ρ₀时，通过相对位置的计算，高度最高的无人机提升高度离开触发区域，按自己的飞行轨迹朝目标点飞去；其余两架无人机依然按照高度较高的先离开，高度较低的先等待的原则进行避障策略；通过时间上的间隔，使三架无人机不会再触发阈值条件；H₁表示无人机1、2之间垂直距离，H₂表示无人机2、3之间垂直距离，H₃表示无人机1、3之间垂直距离。

6.根据权利要求1所述的一种多无人机编队飞行避障控制策略制定方法，其特征在于：当三机在高度方向依次相遇，即H₁,H₂小于ρ₀，H₃大于ρ₀时，中间的无人机2与无人机1满足避障触发条件，与无人机3满足避障触发条件；无人机2沿着另外两架无人机的垂直平分线飞行离开触发区域，待无人机2脱离触发区域后，其余两架无人机按照飞行路径往目标点飞去。

7.根据权利要求1所述的一种多无人机编队飞行避障控制策略制定方法，其特征在于，多机相遇时，采用以预先设定的无人机的IP大小排序的基于不平等原则的避障策略：IP号大的无人机先离开触发区域，其余触发条件的无人机让出当前IP大的无人机的飞行轨迹，其次IP小的依次离开，直到所有无人机都离开触发区域，避障策略停止，无人机飞往目标点。