一种基于集群控制的无人机编队方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种基于集群控制的无人机编队方法、装置及系统。所述方法包括：确定无人机的待测区域、无人机的探测半径、无人机的数量N及N个无人机的初始位置；根据无人机的数量N对第一待测区域进行分割，并计算第二待测区域的第一中心位置及第一速度信息；在获取到无人机到达第一中心位置的信息后，若N个无人机的所述第一探测半径所覆盖的区域的并集大于第一待测区域，则根据N个无人机的初始位置，将第二中心位置和第二速度信息的指令发送给相对应的N个无人机。通过本发明专利技术实施例一旦确定灾害区域和飞行器能够探测的区域半径，不需要人为确定加入的无人机的数目，有效地提高了飞行器在灾害救援中的自主性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于集群控制的无人机编队方法、装置及系统
本专利技术实施例涉及集群控制
，具体涉及一种基于集群控制的无人机编队方法、装置及系统。
技术介绍
近年来，无人机技术作为一个迭代周期短、发展速度快的领域，成为世界各国的研究重点。在多无人机协同任务自组织系统中，无人飞行器作为通信网络节点进行信息交互。通过集群算法，各个无人机能够自主完成基本行为和简单任务。当面临需要协作的任务时，无人飞行器把任务信息和资源需求发布到由各无人飞行器组成的集群网络上，各无人飞行器可以根据自身当前任务和资源情况予以响应。这样多无人机系统就通过确定无人机之间在物理、逻辑上的信息与控制关系实现了相互间的协同。在灾害现场，灾害救援无人机编队能够解决有限空间内多无人机之间的冲突问题，也就是在一定区域内的无人机能够避开同类障碍，保持良好有序的空中交通。此外，目前无人机的通信模式仍然以单机与地面通信方式为主，信息传输仍然是集中式的。去中心化的灾害救援无人机编队能够利用自组网技术实现无人机之间信息的高速共享，同时提高集群的抗故障与自愈能力。但是在这种去中心化的控制模式下，在使用的过程中，无人机无法对灾害区域进行全面覆盖，或者，如果全面覆盖，需要更多数量的无人机，造成资源的浪费。因此，如何合理分配无人机的数量，并且可以对受灾区域进行全面覆盖是急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供了一种基于集群控制的无人机编队方法、装置及系统。第一方面，本专利技术实施例提供一种基于集群控制的无人机编队方法，包括：确定无人机的待测区域、无人机的探测半径、无人机的数量N及N个无人机的初始位置；根据所述无人机的数量N对所述第一待测区域进行分割，并计算每个分割后的第二待测区域的第一中心位置及飞往所述中心位置的第一速度信息，其中，所述第一待测区域为所述待测区域按第一比例缩小后的区域，第一探测半径为所述无人机的探测半径按所述第一比例缩小后的半径；在获取到无人机以所述第一速度信息到达所述第二区域的第一中心位置的信息后，若N个无人机的所述第一探测半径所覆盖的区域的并集大于所述第一待测区域，则根据所述N个无人机的初始位置，将所述N个无人机对应的所述第二中心位置和第二速度信息的指令发送给相对应的所述N个无人机，其中，所述第二中心位置是将所述第一中心位置按照所述第一比例计算得到的，所述第二速度信息是根据所述第一速度信息按照所述第一比例计算得到的。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于集群控制的无人机编队装置，包括：确定模块，用于确定无人机的待测区域、无人机的探测半径、无人机的数量N及N个无人机的初始位置；计算模块，用于根据所述无人机的数量N对所述第一待测区域进行分割，并计算每个分割后的第二待测区域的第一中心位置及飞往所述中心位置的第一速度信息，其中，所述第一待测区域为所述待测区域按第一比例缩小后的区域，第一探测半径为所述无人机的探测半径按所述第一比例缩小后的半径；判断模块，用于在获取到无人机以所述第一速度信息到达所述第二区域的第一中心位置的信息后，若N个无人机的所述第一探测半径所覆盖的区域的并集大于所述第一待测区域，则根据所述N个无人机的初始位置，将所述N个无人机对应的所述第二中心位置和第二速度信息的指令发送给相对应的所述N个无人机，其中，所述第二中心位置是将所述第一中心位置按照所述第一比例计算得到的，所述第二速度信息是根据所述第一速度信息按照所述第一比例计算得到的。第三方面，本专利技术实施例提供一种基于集群控制的无人机编队系统，包括：中央控制台与至少一无人机，其中，所述中央控制台执行如上所述的无人机编队方法。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如下方法：确定无人机的待测区域、无人机的探测半径、无人机的数量N及N个无人机的初始位置；根据所述无人机的数量N对所述第一待测区域进行分割，并计算每个分割后的第二待测区域的第一中心位置及飞往所述中心位置的第一速度信息，其中，所述第一待测区域为所述待测区域按第一比例缩小后的区域，第一探测半径为所述无人机的探测半径按所述第一比例缩小后的半径；在获取到无人机以所述第一速度信息到达所述第二区域的第一中心位置的信息后，若N个无人机的所述第一探测半径所覆盖的区域的并集大于所述第一待测区域，则根据所述N个无人机的初始位置，将所述N个无人机对应的所述第二中心位置和第二速度信息的指令发送给相对应的所述N个无人机，其中，所述第二中心位置是将所述第一中心位置按照所述第一比例计算得到的，所述第二速度信息是根据所述第一速度信息按照所述第一比例计算得到的。第五方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机程序，包括程序代码，所述程序代码用于执行如下操作：所述处理器用于调用所述存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：确定无人机的待测区域、无人机的探测半径、无人机的数量N及N个无人机的初始位置；根据所述无人机的数量N对所述第一待测区域进行分割，并计算每个分割后的第二待测区域的第一中心位置及飞往所述中心位置的第一速度信息，其中，所述第一待测区域为所述待测区域按第一比例缩小后的区域，第一探测半径为所述无人机的探测半径按所述第一比例缩小后的半径；在获取到无人机以所述第一速度信息到达所述第二区域的第一中心位置的信息后，若N个无人机的所述第一探测半径所覆盖的区域的并集大于所述第一待测区域，则根据所述N个无人机的初始位置，将所述N个无人机对应的所述第二中心位置和第二速度信息的指令发送给相对应的所述N个无人机，其中，所述第二中心位置是将所述第一中心位置按照所述第一比例计算得到的，所述第二速度信息是根据所述第一速度信息按照所述第一比例计算得到的。第六方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时用于存储如前所述的计算机程序的方法。本专利技术实施例提供的基于集群控制的无人机编队方法、装置及系统，通过Voronoi分割算法对灾害区域进行分割，并计算出每个分割后区域的中心位置和无人机飞行速度，进一步实现无人机全部覆盖灾害区。所述编队方法编队分布更加快捷有效，从而在灾害救援中使得人们能够迅速了解实际灾害区域实际情况，提高了灾害救援中任务部署的效率与准确性。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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，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提供的基于集群控制的无人机编队方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的无人机飞行速度非线性变化的示意图；图3为本专利技术再一实施例提供的基于集群控制的无人机编队方法的流程示意图；图4为本专利技术又一实施例提供的基于集群控制的无人机编队方法的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的基于集群控制的无人机编队装置的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的基于集群控制的无人机编队装置的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的计算机设备的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于集群控制的无人机编队方法，其特征在于，包括：确定无人机的待测区域、无人机的探测半径、无人机的数量N及N个无人机的初始位置；根据所述无人机的数量N对所述第一待测区域进行分割，并计算每个分割后的第二待测区域的第一中心位置及飞往所述中心位置的第一速度信息，其中，所述第一待测区域为所述待测区域按第一比例缩小后的区域，第一探测半径为所述无人机的探测半径按所述第一比例缩小后的半径；在获取到无人机以所述第一速度信息到达所述第二区域的第一中心位置的信息后，若N个无人机的所述第一探测半径所覆盖的区域的并集大于所述第一待测区域，则根据所述N个无人机的初始位置，将所述N个无人机对应的所述第二中心位置和第二速度信息的指令发送给相对应的所述N个无人机，其中，所述第二中心位置是将所述第一中心位置按照所述第一比例计算得到的，所述第二速度信息是根据所述第一速度信息按照所述第一比例计算得到的。

【技术特征摘要】
1.一种基于集群控制的无人机编队方法，其特征在于，包括：确定无人机的待测区域、无人机的探测半径、无人机的数量N及N个无人机的初始位置；根据所述无人机的数量N对所述第一待测区域进行分割，并计算每个分割后的第二待测区域的第一中心位置及飞往所述中心位置的第一速度信息，其中，所述第一待测区域为所述待测区域按第一比例缩小后的区域，第一探测半径为所述无人机的探测半径按所述第一比例缩小后的半径；在获取到无人机以所述第一速度信息到达所述第二区域的第一中心位置的信息后，若N个无人机的所述第一探测半径所覆盖的区域的并集大于所述第一待测区域，则根据所述N个无人机的初始位置，将所述N个无人机对应的所述第二中心位置和第二速度信息的指令发送给相对应的所述N个无人机，其中，所述第二中心位置是将所述第一中心位置按照所述第一比例计算得到的，所述第二速度信息是根据所述第一速度信息按照所述第一比例计算得到的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定无人机的待测区域具体为：在电子地图上选择无人机的待测区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无人机的数量N对所述第一待测区域进行分割，并计算每个分割后的第二待测区域的第一中心位置及飞往所述中心位置的第一速度信息具体为：根据Voronoi算法及无人机的数量N，对所述第一待测区域进行分割，得到分割后的第二待测区域，计算所述第二待测区域的外接圆的圆心为所述第二待测区域的第一中心位置，并根据所述第一中心位置计算得到所述第一速度信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取到无人机以所述第一速度信息到达所述第二区域的第一中心位置的信息具体为：向所述无人机发送指令，所述指令包括所述第一中心位置和所述第一速度信息；接收所述无人机通过GPS定位装置或有源信标的方式返回的信息，所述信息为无人机以第一速度信息到达第一中心位置的位置信息。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在获取到无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明健，陈爱军，王振华，沈毅，李儒雅，吕圣苗，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37