[发明专利]基于群体智能的微型无人机集群免碰撞控制方法和装置

权利要求书

1.一种基于群体智能的微型无人机集群免碰撞控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取微型无人机集群系统的系统信息，根据所述系统信息构建所述微型无人机系统的动力学模型；所述微型无人机集群系统中包括多个无人机个体；所述动力学模型中包括个体间的通讯函数和外力函数；所述外力函数用于描述依赖于个体位置的吸引-排斥力；

设定所述个体间的通讯函数，判断所述个体间的通讯函数是否是非奇异型函数：

若是，设定所述外力函数为第一外力函数，并根据所述第一外力函数定义第一能量泛函；所述第一外力函数中包括吸引-排斥函数；所述吸引-排斥函数中包括吸引-排斥率和个体间的初始安全距离；

设定所述吸引-排斥率不小于1，并选取系统初始状态使得任意两个个体间的距离大于所述初始安全距离；

根据设定的初始状态和所述第一能量泛函，得到系统状态演化过程中的个体间安全距离和集群位置直径，根据所述系统状态演化过程中的个体间安全距离和集群位置直径实现免碰撞集群运动；所述集群位置直径表示集群行为发生时个体间相对位置最大值；

若否，设定所述外力函数为第二外力函数，并根据所述第二外力函数定义第二能量泛函；

选取系统初始状态使得任意两个个体间的距离大于0；

根据设定的初始状态和所述第二能量泛函，得到系统状态演化过程中个体速度的上界和集群位置直径，根据所述个体速度的上界和所述集群位置直径实现免碰撞集群运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取微型无人机集群系统的系统信息，根据所述系统信息构建所述微型无人机系统的动力学模型，包括：

获取微型无人机集群系统的系统信息，根据所述系统信息构建所述微型无人机系统的动力学模型为：

其中，α＞0表示个体间的通讯权重；r_ij(t)＝||x_i(t)-x_j(t)||；||·||表示个体i和个体j之间的欧式距离；x_i(t),v_i(t)∈R表示第i个个体在t时刻的位置和速度；I表示个体间的通讯函数；F表示依赖于个体位置的外力函数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，设定所述个体间的通讯函数，判断所述个体间的通讯函数是否是非奇异型函数：若是，设定所述外力函数为第一外力函数，包括：

设定所述个体间的通讯函数，判断所述个体间的通讯函数是否是非奇异型函数：若是，设定所述外力函数为第一外力函数为：

F(x_i)＝γ∑_j≠if(r_ij)(r_ij-R)(x_j(t)-x_i(t)),

其中，γ＞0表示吸引-排斥权重；f是吸引-排斥函数，定义为f＝(r-d₀)^-θ,0＜d₀＜R，θ＞0表示吸引-排斥率；d₀表示个体之间的初始安全距离；R是给定的有限的正常数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一外力函数定义第一能量泛函，包括：

根据所述第一外力函数定义第一能量泛函为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据设定的初始状态和所述第一能量泛函，得到系统状态演化过程中的个体间安全距离和集群位置直径，包括：

根据设定的初始状态和所述第一能量泛函，令

得到系统状态演化过程中的个体间安全距离d；

根据设定的初始状态和所述第一能量泛函，

若1≤θ≤3，则令其中满足

若θ＞3，则令其中满足

得到系统状态演化过程中的集群位置直径