无人机集群危险规避方法技术

本发明专利技术适用于飞行控制领域，提供了无人机集群危险规避方法，包括：旋翼无人机个体获取探测区域内的障碍/威胁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，根据障碍/威胁信息建立障碍/威胁的光场模型，根据旋翼无人机探测区域内其它旋翼无人机信息和障碍/威胁的光场模型，基于预设运动控制规则一、预设运动控制规则二和预设运动控制规则三控制旋翼无人机，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直接执行的期望控制指令信号，控制旋翼无人机的运动。上述方法控制简单，可用于对静态/动态障碍物体和危险区域的自动避让，因此适用对象广，且计算量小和灵活度高。

Risk aversion method of unmanned aerial vehicle cluster

The invention is applicable to the flight control field, provides a UAV cluster risk avoidance method, including: obtaining individual rotor UAV obstacle detection / regional threat information and individual rotor rotor UAV UAV range preset other individual information, according to the obstacle / threat information to establish barriers / light field model of the threat, according to the rotor the UAV detection region of the rotor UAV in other information and obstacles / light field model of the threat, the preset motion control rules, a preset motion control rule two and rule three preset motion control control rotor UAV Based on the rotor without the corresponding action instructions according to the state information of individual machine, generating action commands combined with rotor rotor individual UAV UAV can directly execute the desired control command signal, control of rotor UAV motion. The above method is simple and can be used for automatic avoidance of static / dynamic obstacles and dangerous areas. Therefore, it has wide application scope, small amount of computation and high flexibility.

【技术实现步骤摘要】
无人机集群危险规避方法
本专利技术属于无人机控制
，尤其涉及无人机集群危险规避方法。
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。其应用环境复杂，首先，由于集群内部成员数多集群内部个体之间既要避免相互碰撞，又要保持群聚飞行；其次还要躲避集群之外的静态、动态障碍的威胁，或由于作战任务的需求，要求无人机集群绕过敌方的探测区域或火力射击区域，以提高无人机的战场生存能力。目前，已有的群智能体的避障方法有几何向量法、人工势场法和模型预测法，这些方法主要针对集群外部的少数静态障碍有效，不能同时应对静态和动态障碍或威胁，因此适用对象单一、灵活性差，且采取数学解析的方法进行计算和处理，因此计算量随着障碍和威胁数量的增多显著增加，且人工势场法还易陷入局部极小点。因此，急需一种适用对象广、计算量小且灵活度高的分布式避障方法指导无人机集群内的个体规避危险。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种无人机集群危险规避方法，以解决现有技术中指导无人机集群内的个体灵活躲避各种静/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机集群危险规避方法，其特征在于，包括：旋翼无人机个体获取探测区域内的障碍/威胁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；所述障碍/威胁信息包括所述障碍/威胁的位置和威胁范围的大小，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内其它旋翼无人机个体的位置信息和航向；根据所述障碍/威胁信息建立所述障碍/威胁的光场模型；根据所述旋翼无人机探测区域内其它旋翼无人机信息，基于预设运动控制规则一控制旋翼无人机个体与属于同集群的其它旋翼无人机个体保持群聚飞行，使旋翼无人机个体产生相应的行为动作指令；根据所述障碍/威胁的光场模型，基于预设运动控制规则二，控制旋翼无人机集群内部的...

【技术特征摘要】
1.一种无人机集群危险规避方法，其特征在于，包括：旋翼无人机个体获取探测区域内的障碍/威胁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；所述障碍/威胁信息包括所述障碍/威胁的位置和威胁范围的大小，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内其它旋翼无人机个体的位置信息和航向；根据所述障碍/威胁信息建立所述障碍/威胁的光场模型；根据所述旋翼无人机探测区域内其它旋翼无人机信息，基于预设运动控制规则一控制旋翼无人机个体与属于同集群的其它旋翼无人机个体保持群聚飞行，使旋翼无人机个体产生相应的行为动作指令；根据所述障碍/威胁的光场模型，基于预设运动控制规则二，控制旋翼无人机集群内部的旋翼无人机个体对附近的障碍/威胁进行躲避，使旋翼无人机个体产生相应的行为动作指令；基于预设运动控制规则三控制旋翼无人机朝向目的地点飞行，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、预设运动控制规则二和预设运动控制规则三，直至到达目的地。2.如权利要求1所述的无人机集群危险规避方法，其特征在于，旋翼无人机个体通过局部感知方式或通信方式获取探测域内的障碍/威胁以及同集群的其它无人机的位置；旋翼无人机个体i的探测域为：设旋翼无人机个体i的最远探测距离或最远通信距离为r3，探测角度为α，探测区域为以旋翼无人机个体i所在的位置为中心，以r3为半径，距机头方向左右各偏α/2角度构成的扇形区域；表示旋翼无人机个体i和旋翼无人机个体j之间的距离；邻域无人机集为t时刻落在旋翼无人机个体i的探测域内且与旋翼无人机个体i属于同一个集群的其它无人机个体的集合；该探测区域划分为三个区域：排斥域一致域和吸引域其中，排斥域三维空间的点集一致域：三维空间的点集吸引域三维空间的点集r1为排斥域与一致域的分界距离，r2为一致域与吸引域的分界距离，0<r1<r2<r3，R3表示3维实数集。3.如权利要求1所述的无人机集群危险规避方法，其特征在于，所述障碍/威胁的光场模型具体为：以探测域内的障碍/威胁所在的位置为中心，光场中心的光强度根据障碍/威胁的大小进行设计，光强度值与障碍/威胁的大小成正比，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。4.如权利要求1所述的无人机集群危险规避方法，其特征在于，旋翼无人机个体i对探测域内的障碍物、威胁以及同集群的其它旋翼无人机个体进行检测，检测旋翼无人机个体i的探测区域内是否有其它障碍物或威胁；若旋翼无人机个体i检测到探测区域内存在其他障碍物或威胁，则旋翼无人机个体i检测所在位置的光强度是否小于预设敏感值；在旋翼无人机个体i检测所在位置的光强度小于预设敏感值时，检测旋翼无人机个体i的探测域内是否有属于同集群的其它旋翼无人机个体；若旋翼无人机个体i的探测域内有属于同集群的其它旋翼无人机个体，则执行所述预设运动控制规则一，并检测旋翼无人机个体是否到达目的地；若旋翼无人机个体i的探测域内没有属于同集群的其它旋翼无人机个体，则执行所述预设运动控制规则二，并检测旋翼无人机个体是否到达目的地；在旋翼无人机个体i检测所在位置的光强度大于或等于预设敏感值时，执行所述预设运动控制规则三，并检测旋翼无人机个体是否到达目的地；若旋翼无人机个体i未检测到探测区域内存在其他障碍物或威胁，则旋翼无人机个体i检测探测域内是否有属于同集群的其它旋翼无人机个体；若旋翼无人机个体i的探测域内有属于同集群的其它旋翼无人机个体，则执行所述预设运动控制规则一，并检测旋翼无人机个体是否到达目的地；若旋翼无人机个体i的探测域内没有属于同集群的其它旋翼无人机个体，则执行所述预设运动控制规则二，并检测旋翼无人机个体是否到达目的地；若检测到旋翼无人机个体未到达目的地，则再次执行所述旋翼无人机个体i对探测域内的障碍物、威胁以及同集群的其它旋翼无人机个体进行检测的步骤，直至检测到旋翼无人机个体到达目的地。5.如权利要求1所述的无人机集群危险规避方法，其特征在于，所述预设运动控制规则一为：旋翼无人机个体i对探测域内的旋翼无人机进行搜索，寻找离旋翼无人机个体i最近的旋翼无人机个体j，然后旋翼无人机个体i计算它与旋翼无人机个体j之间的距离；在旋翼无人机个体i与旋翼无人机个体j之间的距离大于预设的上限值时，旋翼无人机个体i转向旋翼无人机个体j所在的方向，按方法一计算新的行进步长，并向前行进1个步长；在旋翼无人机个体i与旋翼无人机个体j之间的距离小于或等于预设的上限值时，检测旋翼无人机个体i与旋翼无人机个体j之间的距离是否小于预设的下限值；若旋翼无人机个体i与旋翼无人机个体j之间的距离小于预设的下限值，则旋翼无人机个体i转向邻居无人机集的平均方向，按方法二计算新的行进步长，并向前行进1个步长；若旋翼无人机个体i与旋翼无人机个体j之间的距离大于或等于预设的下限值，则旋翼无人机个体i转向邻居无人机集的平均方向，按方法三计算新的行进步长，并向前行进1个步长；其中，所述旋翼无人机个体i转向旋翼无人机个体j所在的方向，按方法一计算新的行进步长，并向前行进1个步长，对应行为标识一；所述旋翼无人机个体i转向邻居无人机集的平均方向，按方法二计算新的行进步长，并向前行进1个步长，对应行为标识二；所述旋翼无人机个体...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛琼，李小民，赵月飞，王正军，胡永江，甘勤涛，史凤鸣，
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