[发明专利]一种无人机群动态回收方法

说明书

本发明公开了一种无人机群动态回收方法，属于无人机技术领域；具体为：在获取到无人机群所处环境信息的基础上，结合每个无人机自身接下来所要完成的任务数量、离回收点的距离、当前性能等不同因素，构造总代价函数，并通过改进的粒子群优化算法进行优化，在回收代价最低的前提下得到各无人机的优先级排序，对于排序后的无人机制定飞往回收点的路线，同时还需考虑无人机群在飞行过程中遇到障碍，进行冲突解脱，以及在撞线回收时可能失败，此时需要对盘旋等待的部分无人机进行重新排序，保障无人机群的飞行安全以及算法的鲁棒性。本发明算法复杂度低，计算精度高，可以有效解决复杂环境下的无人机群动态回收问题。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，涉及一种无人机群动态回收方法。

背景技术

无人机具有低成本、低损耗和高生存率等诸多优点，目前已经应用在军事侦察、灾情监测、农药喷洒以及快递运输等诸多领域。随着飞行环境日益复杂和多变，单个无人机的执行能力越来越无法满足实际任务需求，多无人机集群编队共同完成任务成为未来无人机集群的主要模式。

无人机集群能够控制更大的范围，实现功能互补和任务分担等。因此无人机集群能够执行复杂任务，缩短执行任务的时间，提高出勤效率，对无人机编队协作完成给定任务具有重大意义。

无人机集群协同完成任务涉及集群控制技术、集群通信网络设计、任务规划技术以及集群发射与回收等多项关键技术。其中，集群发射与回收技术是集群执行任务的关键一步。提高集群无人机发射效率，意味着快速形成大数量、多波次的集群飞行。同时，集群回收技术作为无人机集群的简易后方支援，不仅可以提高集群获取信息的质量，还可以重复使用，大幅度降低集群成本。

传统的无人机回收技术包括降落伞回收技术、撞网回收技术、撞线回收技术和机械臂回收技术等，它们大多是针对单个无人机而言。而随着无人机向小型化和集群化方向发展，无人机集群执行任务的第一时间内会释放大量无人机，在空中快速组网建立集群，无人机集群动态回收将是集群无人机执行任务最简易的后勤支撑方案，如何对整个无人机集群进行动态回收是需要解决的问题。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种无人机群动态回收方法，通过对无人机群进行优先级排序，按顺序飞往回收点，保障了算法的鲁棒性，实现了无人机群的动态回收。

所述的无人机群动态回收方法，包括如下步骤：

步骤一、在复杂环境下，无人机群获取自身的性能信息和任务信息；

任务信息包括：每个无人机的当前所在位置，回收点位置，以及无人机探测半径范围内的障碍物坐标和其它无人机的坐标位置；

自身的性能包括：无人机在回收前的最大飞行时间、无人机下一步还需执行的任务数量以及自身是否受损。

步骤二、根据各无人机的性能信息和任务信息，建立无人机群动态回收的总代价函数F；

首先，针对某个无人机i，根据其回收顺序计算总代价函数f_i；

计算公式为：

f_i＝f_1i+f_2i+f_3i+f_4i+f_5i+f_6i

f_1i为根据回收后等待完成的任务数量Q_i产生的排序代价函数，具体公式如下：

其中O_i是所有无人机的一个排列，α₁表示待完成的任务数量Q_i对代价影响的强度参数；