无人机集群环绕追踪方法技术

本发明专利技术适用于飞行控制领域，提供了无人机集群环绕追踪方法。该方法包括：旋翼无人机个体获取跟踪目标信息和旋翼无人机个体探测范围内其它旋翼无人机个体信息；根据追踪目标的光场模型，基于预设运动控制规则一和预设运动控制规则二控制旋翼无人机执行追踪目标的运动和调整间距的运动，并使旋翼无人机个体产生相应的行为动作指令；根据行为动作指令，结合旋翼无人机个体的状态信息生成旋翼无人机可执行的期望控制指令信号，控制旋翼无人机的运动；重复执行预设运动控制规则一和预设运动控制规则二，直至追踪过程结束。该方法控制简单灵活，适用于对单个或多个静态/动态目标的自动分配与环绕追踪，且集群内部成员数量的增减不会增加控制的复杂性。

Unmanned aerial vehicle cluster surround tracing method

The invention is applicable to the field of flight control, and provides a trunking tracking method for unmanned aerial vehicles. The method includes: individual rotor UAV acquisition target tracking information and rotor UAV detection range of other individual rotor UAV individual information; light field model based on target tracking, motion control rules and a preset preset motion control rules of two rotor unmanned control machine to follow the movement of the target and adjust the spacing based on the movement, and the the rotor without the corresponding action instructions according to the man-machine individual; action instruction, state information generated with the rotor rotor UAV the UAV can perform the desired control instruction signal, control of rotor UAV motion; repeat preset motion control rules and the preset motion control rule two, until the end of the tracking process. The method is simple and flexible, and is suitable for single or multiple static / dynamic target automatic allocation and surround tracking, and the increase or decrease of the number of members within cluster will not increase the complexity of control.

【技术实现步骤摘要】
无人机集群环绕追踪方法
本专利技术属于无人机控制
，尤其涉及无人机集群环绕追踪方法。
技术介绍
无人机集群是近些年来全世界的研究热点之一，因在军事侦察、目标打击、通信中继、电子对抗、战场评估以及诱敌干扰等许多方面具有较高的任务执行效率逐渐获得广泛应用。基于作战任务的需求，目前已有技术在控制无人机集群对目标进行环绕追踪时控制复杂、灵活性差。无人机集群执行目标环绕追踪任务需要一种简单、灵活的分布式控制方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于仿生规则的无人机集群环绕追踪方法，以解决现有技术中因计算和通信量大引起的控制效果不佳以及不能对多动态目标任务自动分配和实施跟踪的问题。本专利技术实施例提供的无人机集群环绕追踪方法，包括：旋翼无人机个体获取跟踪目标信息和旋翼无人机个体预设范围内其它旋翼无人机个体信息；所述跟踪目标信息包括所述跟踪目标的位置和任务规模的大小，所述旋翼无人机预设范围内其它旋翼无人机个体信息包括探测区域和观察区域内其它旋翼无人机个体的位置信息；根据所述跟踪目标信息建立所述追踪目标的光场模型；根据所述追踪目标的光场模型，基于预设运动控制规则一控制旋翼无人机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机集群环绕追踪方法，其特征在于，包括：旋翼无人机个体获取跟踪目标信息和旋翼无人机个体预设范围内其它旋翼无人机个体信息；所述跟踪目标信息包括所述跟踪目标的位置和任务规模的大小，所述旋翼无人机预设范围内其它旋翼无人机个体信息包括探测区域和观察区域内其它旋翼无人机个体的位置信息；根据所述跟踪目标信息建立所述追踪目标的光场模型；根据所述追踪目标的光场模型，基于预设运动控制规则一控制旋翼无人机执行追踪目标的运动，使旋翼无人机个体产生相应的行为动作指令；根据所述旋翼无人机探测区域和观察区域内其它旋翼无人机信息，基于预设运动控制规则二，控制旋翼无人机执行调整间距的运动，使旋翼无人机个体产生相应的行为...

【技术特征摘要】
1.一种无人机集群环绕追踪方法，其特征在于，包括：旋翼无人机个体获取跟踪目标信息和旋翼无人机个体预设范围内其它旋翼无人机个体信息；所述跟踪目标信息包括所述跟踪目标的位置和任务规模的大小，所述旋翼无人机预设范围内其它旋翼无人机个体信息包括探测区域和观察区域内其它旋翼无人机个体的位置信息；根据所述跟踪目标信息建立所述追踪目标的光场模型；根据所述追踪目标的光场模型，基于预设运动控制规则一控制旋翼无人机执行追踪目标的运动，使旋翼无人机个体产生相应的行为动作指令；根据所述旋翼无人机探测区域和观察区域内其它旋翼无人机信息，基于预设运动控制规则二，控制旋翼无人机执行调整间距的运动，使旋翼无人机个体产生相应的行为动作指令；根据所述行为动作指令，结合旋翼无人机个体的状态信息生成旋翼无人机可直接执行的期望控制指令信号，控制旋翼无人机的运动；重复执行预设运动控制规则一和预设运动控制规则二，直至追踪过程结束。2.如权利要求1所述的无人机集群环绕追踪方法，其特征在于，所述跟踪目标的光场模型具体为：以所述跟踪目标所在位置为光场的中心，光场中心的光强度根据任务的规模进行设计，光强度值与任务规模的大小成正比，光场周围位置的光强度值为光场中心位置的光强度值的千分之一与该位置到光场中心距离的平方的倒数值的乘积。3.如权利要求1所述的无人机集群环绕追踪方法，其特征在于，所述预设运动控制规则一具体为：旋翼无人机个体i检测所在位置的光强度；当旋翼无人机个体i所在位置的光强度小于第一门限值且大于第二门限时，搜索以旋翼无人机个体i所在位置为圆心和设定值R为半径围成的圆周区域中光强度最大值所在的位置，并将旋翼无人机个体i的运动方向调整为朝向所述光强度最大的位置所在的方向；当旋翼无人机个体i机头前方位置的光强度与旋翼无人机个体i所在位置的光强度的比值大于第二门限值与1之和时，控制所述旋翼无人机个体i向左或向右随机旋转预设角度以进行规避，并控制所述旋翼无人机个体i按照调整后的方向向前运动；当旋翼无人机个体i机头前方位置的光强度与旋翼无人机个体i所在位置的光强度的比值小于或等于所述第二门限值与1之和时，对所述旋翼无人机个体i的运动方向进行预设范围的随机调整，并控制所述旋翼无人机个体i按照调整后的方向向前运动；所述第二门限值小于所述第一门限值；在旋翼无人机个体i所在位置的光强度大于或等于第一门限值时，搜索以旋翼无人机个体i所在位置为圆心和设定值R为半径围成的圆周区域中光强度最小值所在的位置，并将所述旋翼无人机个体i的运动方向调整为朝向所述光强度最小的区域；在旋翼无人机个体i机头前方的光强度与旋翼无人机个体i所在位置光强度的比值大于所述第一门限值与1之和时，控制所述旋翼无人机个体i向左或向右随机旋转预设角度以进行规避，并控制所述旋翼无人机个体i按照调整后的方向运动；在旋翼无人机个体i机头前方的光强度与当前位置光强度的比值小于或等于所述第一门限值与1之和时，对所述旋翼无人机个体i的运动方向进行预设范围的随机调整，并控制所述旋翼无人机个体i按照调整后的方向向前运动；在旋翼无人机个体i所在位置的光强度小于第二门限值时，对所述旋翼无人机个体i的运动方向进行预设范围的随机调整，并控制所述旋翼无人机个体i按照调整后的方向向前运动；其中，所述将旋翼无人机个体i的运动方向调整为朝向所述光强度最大的区域所在的方向对应第一行为标识，所述将旋翼无人机个体i的运动方向调整为朝向所述光强度最小的位置对应第二行为标识，所述控制旋翼无人机个体i向左或向右随机旋转预设角度以进行规避对应第三行为标识，所述对旋翼无人机个体i的运动方向进行预设范围的随机调整对应第四行为标识，所述控制旋翼无人机个体i按照调整后的方向前进运动对应第五行为标识。4.如权利要求1所述的无人机集群环绕追踪方法，其特征在于，所述根据旋翼无人机预设范围内其它旋翼无人机信息，基于预设运动控制规则二，控制旋翼无人机执行调整间距的运动具体为：根据旋翼无人机个体的探测区域和观察区域内的情况，基于所述预设运动控制规则二，控制旋翼无人机个体与邻近旋翼无人机个体之间进行距离调整。5.如权利要求4所述的无人机集群环绕追踪方法，其特征在于，所述预设运动控制规则二为：旋翼无人机j为旋翼无人机个体i在探测区域内检测到的距离自己最近的旋翼无人机，若旋翼无人机j在旋翼无人机个体i的排斥域内，则执行子规则一；若旋翼无人机个体j在旋翼无人机个体i的一致域内，则执行子规则二；若旋翼无人机个体j在旋翼无人机个体i的吸引域内，则朝向旋翼无人机个体j前进1个步长；其中，所述子规则一具体为：计算旋翼无人机个体i的第一方向和第二方向，并确定观察区；检测旋翼无人机个体i的观察区内与旋翼无人机个体i距离最近的旋翼无人机个体k，并计算旋翼无人机个体i和旋翼无人机个体k之间的距离；若旋翼无人机个体k在旋翼无人机个体i的吸引域内，则朝旋翼无人机个体k前进1.5个步长；若旋翼无人机个体k在旋翼无人机个体i的一致域内，则朝旋翼无人机个体k前进0.5个步长；若旋翼无人机个体i的观察区内无旋翼无人机个体k，则朝向第二方向前进1.5个步长；所述子规则二具体为：计算旋翼无人机个体i的第一方向和第二方向，并确定观察区；检测旋翼无人机个体i的观察区内与旋翼无人机个体i距离最近的旋翼无人机个体k，并计算旋翼无人机个体i和旋翼无人机个体k之间的距离；若旋翼无人机个体k在旋翼无人机个体i的吸引域内，则朝向旋翼无人机个体k前进1.5个步长；若旋翼无人机个体k在旋翼无人机个体i的排斥域内，则朝向旋翼无人机个体j前进0.5个步长；若旋翼无人机个体i的观察区内无旋翼无人机个体k，则朝向第二方向前进1.5个步长；其中，所述朝向旋翼无人机个体j运动1个步长对应第六行为标识；所述朝向第二方向前进1.5个步长对应第七行为标识；所述朝向旋翼无人机个体k前进1.5个步长对应第八行为标识；所述朝向旋翼无人机个体k前进0.5个步长对应第九行为标识；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛琼，李小民，张代兵，苏立军，路平，赵月飞，矫永康，杜占龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：河北,13