[发明专利]基于连续凸规则的多无人机编队控制方法、装置及介质

权利要求书

1.一种基于连续凸规则的多无人机编队控制方法，其特征在于，包括：

确定无人机编队的全局路径规划；所述全局路径规划用于确定所述无人机编队从起点到终点的行动路径以及编队队形；

根据线性化和离散化无人机动力学约束，将所述无人机编队的避碰约束转化为凸约束；

根据所述凸约束确定所述无人机编队的局部路径规划；所述局部路径规划用于确定所述无人机编队中每个无人机的行动轨迹；

通过预设模型对所述无人机编队进行实时路径跟踪控制；

所述根据线性化和离散化无人机动力学约束，将所述无人机编队的避碰约束转化为凸约束这一步骤中，所述无人机动力学约束为：

其中，l∈Rⁿ代表第j只无人机的位置矢量；u_j代表第j只无人机的控制矢量；B＝[0_3×3 I_3×3]，t表示时间；

所述线性化的表达式为：

其中，表示标称轨迹，即上一次迭代生成的轨迹；

2.根据权利要求1所述的一种基于连续凸规则的多无人机编队控制方法，其特征在于，所述确定无人机编队的全局路径规划，包括：

确定所述无人机编队的多个无人机位置，以及确定所述无人机编队旋转中心的外部顶点；

确定所述无人机编队中任意一对无人机之间的最小距离；

根据所述无人机位置、所述外部顶点和所述最小距离，通过同构变换确定无人机编队的初始配置；

根据所述无人机编队的初始配置，通过全局路径规划器确定所述无人机编队的目标配置。

3.根据权利要求2所述的一种基于连续凸规则的多无人机编队控制方法，其特征在于，所述根据所述无人机编队的初始配置，通过全局路径规划器确定所述无人机编队的目标配置，包括：

建立多面体列表，将无人机编队中的所有无人机包含在所述多面体列表中；

对所述无人机编队的初始配置和目标配置进行初始化处理；

通过凸区域对所述多面体列表进行初始化处理；

在所述无人机编队的飞行空间中抽取随机样本；

判断所述随机样本是否在障碍物内或者在所述多面体列表中，若是，则将该随机样本排除；反之，则执行以下步骤：

通过迭代算法计算所述随机样本的无障碍凸多面体；

计算所述无障碍凸多面体的内切椭球；

根据所述内切椭球，确定所述无人机编队从起点到终点的行动路径。

4.根据权利要求1所述的一种基于连续凸规则的多无人机编队控制方法，其特征在于，所述根据所述凸约束确定所述无人机编队的局部路径规划，包括：

在不考虑避免碰撞的情况下为每个无人机生成初始轨迹；

根据所述初始轨迹，迭代求解所述无人机的最佳轨迹；

根据每个无人机的最佳轨迹，确定所述无人机编队中所有无人机的最佳轨迹。

5.一种基于连续凸规则的多无人机编队控制装置，其特征在于，包括：

全局规划模块，用于确定无人机编队的全局路径规划；所述全局路径规划用于确定所述无人机编队从起点到终点的行动路径以及编队队形；

转化模块，用于根据线性化和离散化无人机动力学约束，将所述无人机编队的避碰约束转化为凸约束；

局部规划模块，用于根据所述凸约束确定所述无人机编队的局部路径规划；所述局部路径规划用于确定所述无人机编队中每个无人机的行动轨迹；

跟踪控制模块，用于通过预设模型对所述无人机编队进行实时路径跟踪控制；

所述转化模块中，所述无人机动力学约束为：

其中，l∈Rⁿ代表第j只无人机的位置矢量；u_j代表第j只无人机的控制矢量；B＝[0_3×3 I_3×3]，t表示时间；

所述线性化的表达式为：

其中，表示标称轨迹，即上一次迭代生成的轨迹；