[发明专利]一种多无人机编队避障的分布式协同尺度决策方法及装置在审
申请号: | 202210484689.4 | 申请日: | 2022-05-06 |
公开(公告)号: | CN115033014A | 公开(公告)日: | 2022-09-09 |
发明(设计)人: | 杨庆凯;张校祯;吕京硕;方浩;陈杰 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学 |
主分类号: | G05D1/10 | 分类号: | G05D1/10 |
代理公司: | 北京正阳理工知识产权代理事务所(普通合伙) 11639 | 代理人: | 张利萍 |
地址: | 100081 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 无人机 编队 分布式 协同 尺度 决策 方法 装置 | ||
本发明公开了一种多无人机编队避障的分布式协同尺度决策方法及装置,包括:建立障碍物信息到所述多无人机编队中各个无人机的期望局部尺度的映射关系;基于所述期望局部尺度,构建平滑滤波器,所述平滑滤波器用于生成局部尺度避障策略;基于所述局部尺度避障策略,生成所述无人机编队的分布式协同尺度决策,所述分布式协同决策用于向各个无人机指示一致性尺度参数。该方法只进行编队的尺度变换,而无人机的相对方向不发生改变,有更强的智能性和适应性。
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,具体涉及一种多无人机编队避障的分布式协同尺度决策方法及装置。
背景技术
随着机器人技术的发展,无人机逐渐走进人们的生活,航拍、快递运输、电网巡视等都有无人机的应用。对于由多个无人机构成的系统来说,编队行为是一种很重要的协同行为,多无人机编队技术已经被应用于区域监视、协同搬运、目标追踪等场合,而障碍物在实际执行任务中是普遍会遇到的,因此,智能的避障方法对由多个无人机构成的系统十分重要。
近年来,编队方法已经被学者们广泛研究,有基于一致性、基于角刚性的编队方法,也有基于仿射变换的编队方法等等,这些方法能够部分解决多无人机对期望队形的跟踪、保持问题。但是,如何设计期望队形却还缺乏研究,主要地,目前的期望队形还是集中式的发布,特别是对于遇到障碍物避障、避障后的期望队形、以及更适合多无人机的分布式的期望队形生成方法还几乎没有相关研究,特别是实现定向的队形变换,即只进行编队的尺度变换,而无人机之间的相对方向不发生改变,这对于基于视觉的定位编队是尤其重要的,但现有技术并没有相关研究。
因此,针对这样的问题,本发明提出一种多无人机编队避障的分布式协同尺度决策方法及装置。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种多无人机编队避障的分布式协同尺度决策方法及装置,能够解决多无人机编队避障、避障后的期望队形、以及适合多无人机的分布式的期望队形的生成的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明是这样实现的。
一种多无人机编队避障的分布式协同尺度决策方法,包括:
步骤S1:获取障碍物信息,在由多个无人机形成的多无人机编队中,建立所述障碍物信息到所述多无人机编队中各个无人机的期望局部尺度的映射关系,所述期望局部尺度是根据障碍物信息得到的未处理尺度,用于表征对应的无人机在编队中占据的空间的缩放尺度;
步骤S2:基于所述期望局部尺度,构建平滑滤波器,所述平滑滤波器用于生成局部尺度避障策略;
步骤S3:基于所述局部尺度避障策略,生成所述无人机编队的分布式协同尺度决策,所述分布式协同决策用于向各个无人机指示一致性尺度参数。
优选地,所述步骤S1,所述建立所述障碍物信息到所述多无人机编队中各个无人机的期望局部尺度的映射关系,包括:
对所述多无人机编队中各个无人机:
编号为i的无人机的生成向量场fi=[fix fiy fiz]T,其中,i为无人机在所述多无人机编队中的编号,1≤i≤num,num为所述多无人机编队的规模,fix,fiy,fiz分别为向量场在x,y,z方向上的分量,T为转置;
根据所述向量场,构建映射关系,所述映射关系为所述障碍物信息到期望局部尺度的对应关系:
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