本发明专利技术提供了一种无人机编队阵型自动生成方法，包括：步骤1，确定无人机编队中的每架无人机在预设的无人机编队阵型拟合图形中受到的其他无人机对其产生的斥力合力；步骤2，计算斥力合力在阵型拟合图形中的切向分量；步骤3，根据切向分量确定无人机沿阵型拟合图形的轨迹线/面的位移量及位移速度；步骤4，以确定的位移量及位移速度沿阵型拟合图形的轨迹线/面进行位置调整；步骤5，判断当前是否满足位置调整终止条件；如果是，则执行步骤6，如果否，则循环执行步骤1‑步骤4；步骤6，将无人机编队中所有无人机位置调整后组成的阵型作为生成的无人机编队的阵型。本发明专利技术使无人机可以变换阵型，以适应环境的变换和机群增减数量的需要。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机
，更具体的，本专利技术的实施方式涉及一种无人机编队的阵型自动生成方法及装置。
技术介绍
无人机编队阵型的生成目前通常采用人工设定，阵型间的变换也是人工规划路径。如此方法的优点是队列生成原理简单，如方阵，但缺点是自动化程度低，无法安排复杂阵型，并且当阵型出现问题时，例如某架编队内无人机出现故障离队、或编队中增加了一架无人机，若按照原规划路径飞行，则整个编队中无人机间距将不再均匀，破坏了阵型的完整性，影响整个编队飞行表演的视觉效果。
技术实现思路
本专利技术提出一种无人机编队阵型的自动生成方法及装置，以实现无人机任务变化或无人机数量增减时，阵型可以保持均匀的效果。为了达到上述目的，本专利技术实施例提供一种无人机编队阵型自动生成方法，包括：步骤1，确定无人机编队中的每架无人机在预设的无人机编队阵型拟合图形中受到的其他无人机对其产生的斥力合力；步骤2，计算所述斥力合力在所述阵型拟合图形中的切向分量；步骤3，根据所述切向分量确定所述无人机沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面的位移量及位移速度；步骤4，以所述确定的位移量及位移速度沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面进行位置调整；步骤5，判断当前是否满足位置调整终止条件；如果是，则执行步骤6，如果否，则循环执行步骤1-步骤4；步骤6，将所述无人机编队中所有无人机位置调整后组成的阵型作为生成的所述无人机编队的阵型。为了达到上述目的，本专利技术实施例还提供一种无人机编队阵型自动生成装置，包括：斥力合力确定模块，用于确定无人机编队中的每架无人机在预设的无人机编队阵
型拟合图形中受到的其他无人机对其产生的斥力合力；切向分量计算模块，用于计算所述斥力合力在所述阵型拟合图形中的切向分量；位移及速度确定模块，用于根据所述切向分量确定所述无人机沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面的位移量及位移速度；位置调整模块，用于以所述确定的位移量及位移速度沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面进行位置调整；判断模块，用于判断当前是否满足位置调整终止条件；阵型生成模块，用于将所述无人机编队中所有无人机位置调整后组成的阵型作为生成的所述无人机编队的阵型。本专利技术实施例的无人机编队阵型自动生成方法及装置，使得原先需要手工建立的无人机编队阵型现通过自动化方法即可建立，节省了大量设计环节的时间，降低了设计难度；并且，阵型的自动化生成，使得无人机在编队执行任务过程中可以变换阵型，以适应环境的变化和机群增减数量的需要，还可以使机群编队更加均匀合理，在相同阵型外型尺寸下，尽量拉大机间距离，保障飞行过程中的风险最小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的无人机编队阵型自动生成方法的处理流程图；图2为图1所示实施例的步骤S101的处理流程图；图3为当前无人机受到其他无人机对其产生的斥力合力的示意图；图4为图1所示实施例的步骤S103的处理流程图；图5为图3所示实施例的对合力F在轨道的法向和切向进行分解，得到法向力Fn和切向力Ft的示意图；图6为本专利技术实施例的无人机编队阵型自动生成装置的结构示意图；图7为图6所示实施例中的斥力合力确定模块101的结构示意图；图8为图6所示实施例中的位移及速度确定模块103的结构示意图；图9为本专利技术一具体实施例中的四架无人机平衡态时的位置示意图；图10为图9所示的具体实施例中的四架无人机其中一架离开编队时，其他三架
所受的斥力合力发生变化的示意图；图11为图10所示的具体实施例中的两架无人机进行自动调整时，产生过冲现象的位置示意图；图12为图11所示的具体实施例中的三架无人机经过多次自动调整，最终达到平衡态时的位置示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本领域技术技术人员知道，本专利技术的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。下面参考本专利技术的若干代表性实施方式，详细阐释本专利技术的原理和精神。图1为本专利技术实施例的无人机编队阵型自动生成方法的处理流程图。如图1所示，包括：步骤S101，确定无人机编队中的每架无人机在预设的无人机编队阵型拟合图形中受到的其他无人机对其产生的斥力合力；步骤S102，计算所述斥力合力在所述阵型拟合图形中的切向分量；步骤S103，根据所述切向分量确定所述无人机沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面的位移量及位移速度；步骤S104，以所述确定的位移量及位移速度沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面进行位置调整；步骤S105，判断当前是否满足位置调整终止条件；如果是，则执行步骤S106，如果否，则循环执行步骤S101-步骤S104；步骤S106，将所述无人机编队中所有无人机位置调整后组成的阵型作为生成的所述无人机编队的阵型。具体实施时，在所述步骤S101中，所述预设的无人机编队阵型拟合图形为闭合且连续可导的几何线或面，即可以沿着一个方向一直平滑地运动下去。例如可以为圆
环或者球面，但是不限定必须为标准的圆环或球面，变形的也可以。在设置阵型拟合图形的描述参数时，例如可设置圆环或球面半径R＝5m，设定拟合阵型的无人机个数N＝8；还可以设置一些其他的描述参数，例如设置无人机之间的安全间距D＝50cm，该参数的设置可以防止在进行自动阵型调整时出现两机距离过近或碰撞的现象。具体实施时，参考图2，在所述步骤S101中，所述确定无人机编队中的每架无人机在预设的无人机编队阵型拟合图形中受到的其他无人机对其产生的斥力合力，具体包括：步骤S1011，确定当前无人机到所述无人机编队中其他无人机的距离di，di＝|x-xi|，其中，x为所述当前无人机的位置坐标，xi为其他无人机的位置坐标。在本专利技术实施例中，距离是指直线距离，因为期望等空间内的直线距离均匀可以为每个无人机带来足够大的安全性，而不均匀的分布会给密集区域内的无人机带来更大的风险。另外，可以基于光学动作捕捉系统获得编队中每架无人机的位置，从而针对一架无人机计算到与其他无人机的距离。该光学动作捕捉系统包括多个光学动作捕捉设备以及处理器。该多个光学动作捕捉设备布置于无人机的指定运动区域，可以用于从不同方向获取无人机的图像，以使定位系统的处理器基于所述图像对所述无人机进行定位。其中，所述无人机在指定运动区域内正常运动的情况下，可被至少两个光学动作捕捉设备获取到图像。在无人机的表面均设置有至少三个标记点，设置于无人机表面的标记点按不同排列方式排列，无人机的标记点均具有唯一的排列方式。该无人机的表面的至少三个标记点为处理器可对其成像进行识别的标记点。处理器接收多个光学动作捕捉设备获取的包括无人机的标记点的至少两本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无人机编队阵型自动生成方法，其特征在于，包括：步骤1，确定无人机编队中的每架无人机在预设的无人机编队阵型拟合图形中受到的其他无人机对其产生的斥力合力；步骤2，计算所述斥力合力在所述阵型拟合图形中的切向分量；步骤3，根据所述切向分量确定所述无人机沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面的位移量及位移速度；步骤4，以所述确定的位移量及位移速度沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面进行位置调整；步骤5，判断当前是否满足位置调整终止条件；如果是，则执行步骤6，如果否，则循环执行步骤1‑步骤4；步骤6，将所述无人机编队中所有无人机位置调整后组成的阵型作为生成的所述无人机编队的阵型。
【技术特征摘要】
1.一种无人机编队阵型自动生成方法，其特征在于，包括：步骤1，确定无人机编队中的每架无人机在预设的无人机编队阵型拟合图形中受到的其他无人机对其产生的斥力合力；步骤2，计算所述斥力合力在所述阵型拟合图形中的切向分量；步骤3，根据所述切向分量确定所述无人机沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面的位移量及位移速度；步骤4，以所述确定的位移量及位移速度沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面进行位置调整；步骤5，判断当前是否满足位置调整终止条件；如果是，则执行步骤6，如果否，则循环执行步骤1-步骤4；步骤6，将所述无人机编队中所有无人机位置调整后组成的阵型作为生成的所述无人机编队的阵型。2.根据权利要求1所述的无人机编队阵型自动生成方法，其特征在于，所述预设的无人机编队阵型拟合图形为闭合且连续可导的几何线或面。3.根据权利要求1所述的无人机编队阵型自动生成方法，其特征在于，所述确定无人机编队中的每架无人机在预设的无人机编队阵型拟合图形中受到的其他无人机对其产生的斥力合力包括：确定当前无人机到所述无人机编队中其他无人机的距离di，di＝|x-xi|，其中，x为所述当前无人机的位置坐标，xi为其他无人机的位置坐标；根据所述当前无人机到其他无人机的距离确定所述当前无人机受到其他无人机的斥力Fi是其他无人机对所述当前无人机所产生的斥力，Fi方向为其他无人机指向所述当前无人机的方向；根据所确定的当前无人机受到其他无人机的斥力确定所述当前无人机所受到的斥力合力：F＝∑Fi。4.根据权利要求1或3所述的无人机编队阵型自动生成方法，其特征在于，所述根据所述切向分量确定所述无人机沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面的位移量及位
\t移速度包括：根据所述切向分量确定所述无人机沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面的位移速度v＝k*Ft，其中Ft为所述斥力合力的切向分量，k为比例系数；根据所述位移速度v确定所述无人机沿所述阵型拟合图形的轨迹线/面的位移量s＝v*Δt，其中Δt为设定的计算周期。5.根据权利要求1所述的无人机编队阵型自动生成方法，其特征在于，所述位置调整终止条件包括如下任一项：所述无人机的位移速度小于设定的速度阈值；循环次数大于设定的次数阈值。6.一种无人机编队阵型自动生成装置，其特征在于，包括：斥力合力确定模块，用于确...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄建，杨建军，
申请(专利权)人：零度智控北京智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。