[发明专利]一种多无人机抵达时间协同控制方法及其装置

说明书

本申请涉及一种基于速度调整策略的多无人机抵达时间协同控制方法，包括：获取待调整的各架无人机的飞行能力参数和飞行状态数据；飞行能力参数包括无人机的速度参数，飞行状态数据包括无人机当前的位置数据和速度数据。根据预设的目标和各架无人机的抵达速度值，根据待调整的各架无人机的飞行能力和当前飞行状态得到其抵达预设目标的最短时间，以各架无人机全部抵达目标的时刻为协同抵达时刻，规划各无人机的速度控制方案，使其在同一时刻以预设的速度抵达目标。本申请的计算方式简单、鲁棒性好，能够减少无人机的计算量，降低计算性能要求和能源消耗量，并且本申请适用于控制多架无人机同时抵达静止或移动的单个或多个目标。

技术领域

本申请涉及无人机协同控制技术领域，特别是涉及一种基于速度调整策略的多无人机抵达时间协同控制方法。

背景技术

无人机具有任务范围广、成本低、效率高、使用灵活等优点，在娱乐、农业、安保、军事等多个领域得到了广泛应用。随着任务性质复杂化和任务环境多样化，单个无人机因尺寸、载荷、续航能力、生存能力等方面的限制，越来越难以满足任务需要。受自然界中某些生物群体团队通过简单规则的协作而表现出复杂群体行为(如蚂蚁协同搬运、大雁编队迁徙、狼群协作捕猎等)的启发，将多架无人机组成集群编队协同作业，通过多机间的态势感知与信息共享、集中决策与任务分配，可以有效拓展执行任务范围，提高生存能力和任务效能，已成为近年来关注和研究的热点。

多无人机同时到达是无人机协同控制技术领域的重要课题，是指在满足给定约束条件(威胁与障碍规避、机体性能限制、末速度匹配等)的前提下，通过协调控制使不同起点、时刻起飞的无人机在同一时刻到达指定位置(攻击目标或集结点)。目前常用的航路规划方法通常采用绕圈等待等方法增加短航程无人机的飞行路径，额外增加了无人机的能量消耗，且航路的改变增加了碰撞概率和被敌发现可能，仅适用于速度不可调节、危险性低的任务场景。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低无人机协同抵达时额外能量消耗的基于速度调整策略的多无人机抵达时间协同控制方法。

一种基于速度调整策略的多无人机抵达时间协同控制方法，方法包括：

获取待调整的各架无人机的飞行能力参数和飞行状态数据。飞行能力参数包括无人机的速度参数，飞行状态数据包括无人机当前的位置数据和速度数据。

根据预设的目标和各架无人机的抵达速度值，以及根据各架无人机的飞行能力参数和所述飞行状态数据，得到各架无人机以对应的抵达速度值抵达目标的最快抵达时间值。

以各架无人机的最快抵达时间值中的最大值为协同抵达时间值，根据飞行能力参数和飞行状态数据得到各架无人机的协同飞行速度控制数据，使各架无人机在对应的协同飞行速度控制数据的控制下，在协同抵达时间值对应的时刻，以对应的抵达速度值抵达目标。

其中一个实施例中，目标为静止目标。根据预设的目标和各架无人机的抵达速度值，以及根据各架无人机的飞行能力参数和飞行状态数据，得到各架无人机以抵达速度值抵达目标的最快抵达时间值的步骤包括：

根据各架无人机和所述目标的位置数据，得到各架无人机和静止目标之间的航路距离。

根据各架无人机对应的飞行状态数据、飞行能力参数、航路距离和抵达速度值，得到各架无人机抵达目标的最快抵达时间值。

其中一个实施例中，协同飞行速度控制数据的获取方式包括：根据各架无人机的飞行能力参数和飞行状态数据，以及根据目标的位置数据和协同抵达时间值，得到各架无人机的加速度时间函数。

其中一个实施例中，第i架无人机的加速度时间函数为：