一种基于刚性图理论的多无人机编队自组织协同控制方法技术

本发明专利技术涉及无人机领域，公开一种基于刚性图理论的多无人机编队自组织协同控制方法，包括步骤：(1)基于刚性图构建无人机编队目标刚性网络拓扑结构；(2)目标刚性网络拓扑结构建好后，当无人机编队在飞行过程中遇到障碍物时，通过虚拟力进行避障。与现有技术相比，本发明专利技术方法效率高，能够适应复杂障碍环境，及时避开环境中的突发障碍物，且无人机间不发生互碰，保持较好编队飞行，保证编队避障后继续以原队形沿参考轨迹飞行。

A self-organized cooperative control method for multi unmanned aerial vehicle formation based on rigid graph theory

The present invention relates to the field of UAV, a multi UAV formation of self-organizing cooperative control method based on rigid graph theory which includes the following steps: (1) the rigid graph construction of UAV formation rigid target based on topological structure of network topology; (2) build target rigid network, when encountering obstacles in UAV formation flight in the process, to avoid obstacles by virtual force. Compared with the existing technology, the method of the invention has high efficiency, can adapt to complex obstacle environment, avoid unexpected obstacles in the environment in time, and does not have any collision among UAV, so it keeps good formation flying and ensures formation flying along the reference trajectory after obstacle avoidance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于刚性图理论的多无人机编队自组织协同控制方法
本专利技术涉及无人机领域，具体是人工智能拓扑控制技术
，尤其是一种基于刚性图理论的多无人机编队自组织协同控制方法。
技术介绍
无人机编队飞行是无人机协同控制的一个重要趋势，拥有广阔的发展前景。因为单无人机搭载的设备有限，所以要完成一件比较复杂的任务时，就必须出动多次。而编队作业的无人机组可以分散搭载设备，将一个复杂的任务拆分为几个简单的任务，分配给编队中的不同无人机，使任务能够一次完成，执行任务将更有效率。多无人机可以携带不同的装备，协作完成单无人机不能完成的任务。当无人机(UAV)编队在动态环境中沿预定的航路飞行时，可能会遭遇突发障碍物(或威胁)而发生碰撞及机间互碰等危险，因此，如何提供一种有效的无人机编队自组织协同控制方法，解决现有技术中无人机编队在飞行过程中避障难的缺陷，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于刚性图的多无人机编队自组织协同控制方法，能够实现无人机自组织之间的协同及通信完整，使得无人机编队沿参考轨迹飞行遭遇突发障碍物而发生碰撞问题时，能够实时避障及机间避碰。本专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于刚性图的多无人机编队自组织协同控制方法，其特征在于，包括步骤：(1)基于刚性图构建无人机编队目标刚性网络拓扑结构；(2)目标刚性网络拓扑结构建好后，当无人机编队在飞行过程中遇到障碍物时，通过虚拟力进行避障。

【技术特征摘要】
1.一种基于刚性图的多无人机编队自组织协同控制方法，其特征在于，包括步骤：(1)基于刚性图构建无人机编队目标刚性网络拓扑结构；(2)目标刚性网络拓扑结构建好后，当无人机编队在飞行过程中遇到障碍物时，通过虚拟力进行避障。2.根据权利要求1所述的一种基于刚性图的多无人机编队自组织协同控制方法，其特征在于，所述步骤(2)目标刚性网络拓扑结构建好后，当无人机编队在飞行过程中遇到障碍物时，通过虚拟力进行避障后还包括步骤：(3)无人机编队重构，所述无人机编队在通过障碍区域后，重新执行步骤(1)进行编队重构。3.根据权利要求1所述的一种基于刚性图的多无人机编队自组织协同控制方法，其特征在于，所述(1)基于刚性图构建无人机编队目标刚性网络拓扑结构步骤具体包括：1)构建无人机编队第一刚性网络拓扑结构和无人机编队长机选取；2)构建无人机编队第二刚性网络拓扑结构。4.根据权利要求3所述的一种基于刚性图的多无人机编队自组织协同控制方法，其特征在于，所述1)构建无人机编队第一刚性网络拓扑结构和无人机编队长机选取步骤具体为：无人机编队网络拓扑结构包括顶点数集和边集；所述顶点由随机部署的无人机节点的位置决定；所述顶点数集含有多个无人机节点；所述任意两个无人机节点满足设定条件时互为通信邻居；所述边集含有多个无人机之间的通信链路；在编队飞行时，所述无人机结合刚性图理论向周围广播信息，通过信息交换和收集，使所有无人机连通，形成无人机编队第一刚性网络拓扑结构；所述无人机各个节点结合自身能量以及位置选举长机，将长机作为坐标原点，依据无人机编队内所有无人机节点位置数据构建无人机编队第二刚性网络拓扑结构。5.根据权利要求3所述的一种基于刚性图的多无人机编队自组织协同控制方法，其特征在于，所述2)构建无人机编队第二刚性网络拓扑结构步骤具体为：在无人机编队第一刚性网络拓扑结构形成后，在不损失其刚性的前提下，删除较长通信链路，构建局部目标刚性网络拓扑结构；删除不属于全局目标刚性网络拓扑结构的通信链路，构成无人机编队目标刚性网络拓扑结构。6.根据权利要求1所述的一种基于刚性图的多无人机编队自组织协同控制方法，其特征在于，所述(2)当无人机编队在飞行过程中遇到障碍物时，通过虚拟力进行避障步骤具体为：ⅰ)所述无人机编队接收通过机载传感器探测到的障碍物信息；ⅱ)所述无人机编队中的长机基于虚拟力策略计算并调整无人机编队飞行航迹进行避障。7.根据权利要求6所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，卢旭，
申请(专利权)人：广东技术师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44