[发明专利]一种多无人机分布式协同编队规避动态障碍的方法

权利要求书

1.一种多无人机的协同编队规避动态障碍的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

S1：获取无人机集群的初步局部位姿和初步全局位姿；

S2：对全局位姿进行纠正和优化；

S3：通过优化后的全局位姿和无人机的里程计，获取无人机自移动距离和障碍距离；

S4：通过GPS定位系统，计算出每架无人机与邻近友机之间实际距离，与预先设定相对距离作差比较，得到误差值；

S5：对S4中误差值进行回环比较，获取有效误差值；

S6：以S3中自移动距离和障碍距离以及S5中有效误差值，作为建图的源数据，得到含障碍物的集群拓扑概略图；

S7：S6中的集群拓扑概略图随着时间推移，不断发生变化的过程中，通过闭环反馈判断是否运行到最后一帧，将最后一帧集群拓扑概略图送到上位机进行集群拓扑概略图精确细化处理，实现在保持编队的同时，避免与障碍物发生碰撞；

所述S7中拓扑图随时间变化过程具体如下：

将无人机集群抽象成若干节点构成的拓扑图，节点i的更新方程为：

其中θ_i(t)为节点i在t时刻的航向角，t为一个离散时间序列；N_i(t)表示n_i(t)表示节点i在t时刻的邻接点集合，n_i(t)表示节点i在t时刻的邻接点数量；

所述S7中精确细化处理方法具体为：

θ(t+1)＝θ(t)+u(t)；

e(t)＝L_σ(t)θ(t)；

e(t)为平均航向角偏差向量；

施加如下控制输入：

其中，对每个p∈P，G_p为非奇异对角阵；u(t)的第i个元素为：

所述S7中整体避障具体为：

闭环系统为：

当θ(t)和σ(t)分别收敛至和则每个节点的状态收敛至其所有邻节点状态的平均值；

当集群系统中所有个体达到平均值后，集群系统处于稳定状态，集群系统相对于障碍物进行整体避障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体为：通过惯导信息和GPS分别获取无人机集群的初步局部位姿和初步全局位姿。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2具体包括：

S21：结合时间序列上的点云的匹配优化所获得的空间位姿变换，对初步全局位姿进行纠正；

S22：纠正后的全局位姿通过集群无线通信，在有效通信范围内，将位姿信息传输到邻近的个体无人机，代入个体无人机的微处理器，通过软件编写位姿迭代最优算法，得到优化的全局位姿。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中自移动距离为无人机在两个不同时刻所在位置的移动距离，障碍距离为无人机在两个不同时刻与可探测到的移动障碍物之间的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4具体为：通过无人机上的GPS定位系统，获取无人机自身的位置信息，并通过邻近友机的位置信息进行作差，得到实际相对距离，将实际相对距离与预先设定的相对距离作差比较，得到误差值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S5具体包括：

S51：在得到误差值后，进行回环比较；

S52：如果回环比较结果低于预设阈值或高于预设阈值，则判定数据伪；

S531：对于伪数据，结合图像信息做实际比对；

S532：若图像信息与实际信息相符，则采取躲避或吸引策略；

S533：若图像信息与实际信息不符，则进入失效的回环检测，数据丢弃，重新进行下一时刻的回环检测；

S54：如果回环比较结果满足预设阈值区间，则判定数据真，获取有效误差值。