[发明专利]基于多区域划分的无人机集群协同跟踪方法

说明书

本发明公开了一种基于多区域划分的无人机集群协同跟踪方法，包括：根据无人机的机体能力对跟踪区域进行子区域分割；控制每个无人机在自身所负责的子区域内进行巡查，当无人机集群中的任意无人机发现目标时，利用任意无人机对目标进行跟踪；在利用无人机对目标进行跟踪时，若目标离开无人机自身所负责的子区域，将包括目标运动信息的协同跟踪请求广播至无人机集群中的其他无人机；根据目标运动信息及其他无人机的运动状态确定后续需要对目标进行跟踪的交接无人机，利用交接无人机与当前进行目标跟踪的无人机进行跟踪交接。本发明能够充分考虑无人机个体性能上的差异性，充分利用集群大范围覆盖能力，持续性地对目标保持跟踪状态，避免丢失目标。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种基于多区域划分的无人机集群协同跟踪方法。

背景技术

无人机因成本低、机动性高、部署灵活等特点，被广泛应用于军事和民用等各个领域。随着无人机技术的不断发展，相比于单无人机在执行军事监视和侦察、大型灾难场景搜救等任务时存在的效果不佳的问题，由多个无人机构成的无人机集群的协作具有优秀的任务执行能力。相比于单无人机，无人机集群拥有多机协同、多机冗余资源、大范围行动能力等优势，能够以集群整体为行动视角，具备顺利遂行任务的足够潜力。

目前，针对无人机集群协作的研究主要包括无人机集群协同侦察、协同搜索、协同目标跟踪和协同定位等。其中，在协同目标跟踪方面，现有技术通过采用通信广播的方式传播目标信息，辅以机载检测传感器模块、计算跟踪模块、通信模块等硬件设备，计算无人机集群中空闲无人机与目标的相对距离和角度，然后基于此构建空间势场，计算势场合力来决策跟踪行为，从而实现目标跟踪。虽然该方法在实现上简单，但由于没有衔接和交接决策，根据空间势场计算合力，容易在特定时间失去目标的实时信息，易造成无人机集群在协同交接过程中的真空状态，导致在边界情况下多个无人机可能同时决策放弃任务而失去对目标的跟踪。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于多区域划分的无人机集群协同跟踪方法。

本发明的技术方案如下：

提供了一种基于多区域划分的无人机集群协同跟踪方法，包括：

根据无人机的机体能力对跟踪区域进行子区域分割，以确定无人机集群中每个无人机所负责的子区域；

根据分割后的子区域，控制每个无人机在自身所负责的子区域内进行巡查，当所述无人机集群中的任意无人机发现目标时，利用所述任意无人机对目标进行跟踪；

在利用无人机对目标进行跟踪时，若目标离开无人机自身所负责的子区域，将包括目标运动信息的协同跟踪请求广播至所述无人机集群中的其他无人机，包括：在利用无人机对目标进行跟踪时，利用无人机实时记录目标移动轨迹，估算目标的运动模式和运动速度，并预测目标在预设时间步长后的位置，直至预测的位置离开无人机自身所负责的子区域时，将包括目标运动信息的协同跟踪请求广播给所述无人机集群中的其他无人机，其中，所述目标运动信息包括目标移动轨迹、运动模式和运动速度；

根据目标运动信息及所述其他无人机的运动状态确定后续需要对目标进行跟踪的交接无人机，利用所述交接无人机与当前进行目标跟踪的无人机进行跟踪交接，包括：

根据目标运动信息预测多个预设未来时间点的目标位置，根据多个预设未来时间点的目标位置所处的子区域确定待定无人机，其中，所述待定无人机所负责的子区域包含至少一个预设未来时间点的目标位置；

根据所述待定无人机所负责的子区域包含的预设未来时间点的目标位置，按照时间前后顺序依次判断所述待定无人机能否在预设未来时间点或之前对对应的目标位置进行跟踪探测，其中，若待定无人机能够在一个预设未来时间点或之前对对应的目标位置进行跟踪探测，则不进行后续判断；