[发明专利]一种多无人飞行器协同定位的队形优化方法

说明书

本发明公开的多无人飞行器协同定位的队形优化方法，初始化多无人飞行器的初始位置、目标方位角以及目标位置，根据无人飞行器与目标位置的关系构建方位角方程；对方位角方程求导得到多无人飞行器的位置误差和目标位置的目标定位误差；利用GDOP衡量目标定位误差的定位精度得到多飞行器协同定位队形优化模型；根据多无人飞行器的最小安全距离和最大通信距离制定多飞行器协同定位队形优化模型的约束条件；基于约束条件，利用粒子群算法对优化模型进行求解得到多无人飞行器的最优协同定位队形。通过建立多飞行器的协同定位队形优化模型，能够求解多飞行器协同定位队形的最优结果，收敛速度快，结果确定性高，灵活性好。

技术领域

本公开属于多飞行器协同定技术领域，特别是涉及到一种多无人飞行器协同定位的队形优化方法。

背景技术

在面对复杂环境下的集群作战任务时，飞行器需要进行协同来将复杂任务进行分解和分配并协调利用资源，队形优化是飞行器协同的一种重要手段。队形优化的重点在于根据任务场景和需求，合理设计飞行器空域分布构型以达到最优效能。

针对多飞行器队形优化问题，目前还没有形成统一的模型和方法，相关的研究工作包括利用和l-l描述队形、建立队形优化模型实现三种典型队形等。

利用和l-l描述队形的研究没有进行多飞行器在沿横向、纵向和垂直方向散开的队形优化，建立队形优化模型实现三种典型队形的研究仅考虑距离因素的影响，难以在其他任务中得到广泛应用。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种多无人飞行器协同定位的队形优化方法，通过建立多飞行器的协同定位队形优化模型，能够求解多飞行器协同定位队形的最优结果，收敛速度快，结果确定性高，灵活性好。

根据本公开的一方面，提出了一种多无人飞行器协同定位的队形优化方法，所述方法包括：

初始化多无人飞行器的初始位置U_i＝(x_i,y_i,z_i)^T、目标方位角α_i以及目标位置P_T＝(x_T,y_T,z_T)根据所述无人飞行器与所述目标位置的关系构建方位角方程其中，i＝1，2，…，n；

对所述方位角方程求导为dα_i＝c_ixdx_T+c_iydy_T-c_ixdx_i-c_iydy_i，得到所述多无人飞行器的位置误差(dx_i,dy_i)和所述目标位置的目标定位误差(dx_T,dy_T)，c_ix,c_iy,c_ix,c_iy为因子系数；

利用GDOP衡量所述多无人飞行器的位置误差(dx_i,dy_i)和所述目标位置的目标定位误差(dx_T,dy_T)的定位精度，得到多飞行器协同定位队形优化模型Min f＝G_hp，其中G_hp为所述多飞行器协同交叉定位在水平面内的几何精度因子；

根据所述多无人飞行器的最小安全距离d_safe和最大通信距离d_com，制定所述多飞行器协同定位队形优化模型的约束条件；

基于所述约束条件，利用粒子群算法对所述优化模型进行求解得到所述多无人飞行器的最优协同定位队形。