[发明专利]一种基于任务交换的无人机编队控制方法

说明书

本发明公开了一种基于任务交换的无人机编队控制方法，为无人机系统中的每架无人机分配最终目标位置和优先级；确定飞行最终目标位置：在每架无人机飞行时，当其通讯范围内具有其它无人机时，采用无人机最终目标位置交换方法选择其通讯范围内的最优相邻无人机进行最终目标位置交换；执行飞行动作，重复所述确定飞行最终目标和执行飞行动作步骤，直至无人机系统达到理想编队；本申请通过确定飞行最终目标位置步骤，可以实现无人机系统快速收敛到理想队形且避免单个无人机与相邻无人机在飞行中发生碰撞，通过执行飞行动作步骤，可以避免无人机飞行过程中错过最终目标位置，实现无人机系统无碰撞收敛。

【技术领域】

本发明属于无人机控制技术领域，尤其涉及一种基于任务交换的无人机编队控制方法。

【背景技术】

近年来，由于多无人机系统的编队控制在搜救和营救任务、物流运输等领域具有广泛的潜在应用价值，其逐渐被重视起来。编队控制领域的研究课题涉及范围很广，其中包括编队的保持/调整、避障、分布式路径规划、协作信息的处理等。在大范围的多无人机系统中，一个最基本的无人机编队控制问题是如何实现无人机群在无碰撞的前提下收敛到理想的编队。

目前，在一些现有方法中，可以实现无人机的理想编队，也可以实现在无人机向理想编队进行收敛时的避撞问题，但是一般均是在无人机队伍中选择一架作为指挥机，进行整个无人机系统的指挥，避免在无人机系统向理想队形收敛时产生碰撞，因此，指挥机要获取所有无人机的状态信息，并且进行统一规划，但是，在实际情况中，无人机系统中的无人机通信范围小，难以覆盖整个无人机系统，这就会使得个别无人机接收不到指挥机的控制信号，难以实现理想编队或避免避撞。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种基于任务交换的无人机编队控制方法及装置，以实现无人机系统快速向理想编队收敛，并避免收敛时发生碰撞。

本发明采用以下技术方案：一种基于任务交换的无人机编队控制方法，包括：

为无人机系统中的每架无人机分配最终目标位置和优先级；

确定飞行最终目标位置：在每架无人机飞行时，当其通讯范围内具有其它无人机时，采用无人机最终目标位置交换方法选择其通讯范围内的最优相邻无人机进行最终目标位置交换；

执行飞行动作：进行最终目标位置交换后的无人机向新的最终目标位置飞行时，每个时间段的飞行距离为υ_i,k＝λ_i,k(φ_i,k-p_i,k)，其中，υ_i,k为无人机i在时间k时的实际飞行距离，0≤λ_i,k≤1，λ_i,k为无人机i在时间k时的步长控制因子，φ_i,k为无人机i在时间k时的最终目标位置，p_i,k为无人机i在时间k时的当前位置；

重复确定飞行最终目标和执行飞行动作步骤，直至无人机系统达到理想编队。

进一步地，步长控制因子其中，Γ(a,b)(a＞0,b＞0)为饱和函数，Z_i,k＝μU，Z_i,k为无人机i单次控制循环内移动的步长，U为无人机i单次控制循环内的最大飞行距离，0＜μ≤1，μ为步长尺度因子。

进一步地，确定飞行最终目标位置具体包括：

获取当前无人机的当前位置、最终目标位置和优先级；

向无人机群组发出广播信息，并接收无人机群组中其他无人机发出的广播信息；其中，广播信息包括当前位置、最终目标位置和优先级；

当当前无人机满足第一预设条件时，生成阻碍无人机集；其中，第一预设条件为：最终目标位置与当前位置的距离大于最终目标位置的吸引域半径、且可能阻碍无人机集不为空集，