[发明专利]基于集群控制的多无人机协同目标监视控制方法

说明书

本公开提供一种基于集群控制的多无人机协同目标监视控制方法，使N架无人机从其各自的初始位置，以任意初始速度出发，围绕同一个圆心以不同的半径做圆周运动，且达到稳定状态时，N架无人机进入同步监视模式或平衡监视模式。本公开提供的基于集群控制的多无人机协同目标监视控制方法，能够使多架无人机进行协同作业，增强巡视效果并提升系统可靠性。

技术领域

本公开涉及多无人机集群控制技术领域，尤其涉及一种基于集群控制的多无人机协同目标监视控制方法。

背景技术

采用无人机对某一固定目标进行绕飞具有广泛的应用。在军用领域，即可用于对敌方军事目标的侦察监视，也可用于对我方人员的提供空中支援与保护；在民用领域，搭载图像采集设备的无人机已广泛应用于对电塔等目标的巡检。若采用多个无人机绕某一固定目标以不同的半径进行绕飞，这样形成内环与外环，军事上外环无人机可作为防御无人机，内环无人机用于实际工作，民用上外环也可作为内环无人机的备份与协助，提高系统可靠性与工作效率。

现有技术中的绕飞方案一般采用一架无人机对目标进行绕飞，或多架无人机编队控制。

然而在实现本公开的过程中，本申请发明人发现，采用一架无人机对目标进行绕飞，其工作效率与系统可靠性远远低于多架无人机绕飞，此外，该方案中大多是通过工作人员手动遥控，即使有少量的自动化巡视方案，其自主化程度也不高；多无人机编队控制虽然是多无人机协同自主飞行，但其编队形式大多是三角编队等，即使有圆周编队也无法实现对无人机相位(航向角)的协同控制，即无法实现让所有无人机做圆周运动的同时还能让它们的相位保持同步状态(所有无人机具有相同的航向角)或平衡状态(所有无人机的航向角均匀的分布在一个圆周上)。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种基于集群控制的多无人机协同目标监视控制方法，以缓解现有技术中的无人机控制方案大多通过工作人员手动操控，自主化程度地，无法实现让所有无人机做圆周运动的同时还能让它们的相位保持同步状态或平衡状态的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种基于集群控制的多无人机协同目标监视控制方法，使N架无人机从其各自的初始位置，以任意初始速度出发，围绕同一个圆心以不同的半径做圆周运动，且达到稳定状态时，N架所述无人机进入同步监视模式或平衡监视模式，N≥2，包括：

步骤A：建立目标方程，使所述目标方程求出极小值时N架所述无人机的相位达到期望的相位分布；

步骤B：求取该目标方程取得极小值过程中的下降方向；

步骤C：基于该下降方向，设计N架所述无人机的控制率；

步骤D：迭代计算所述控制率，将所述目标方程对应的控制率发送至N架所述无人机；

步骤E：重复步骤D，直至N架所述无人机终止监视模式。

在本公开的一些实施例中，所述步骤A中，所述目标方程由以下多个方程定义：