【技术实现步骤摘要】
基于人工势场法的可垂起无人机机间防碰撞控制方法
本专利技术涉及一种基于人工势场法的可垂起无人机机间的防碰撞控制方法，该专利技术属于飞行控制领域。
技术介绍
随着微小型无人飞行器的发展，无人机的大量使用也引发了人们对于安全的担忧，影响航空秩序、闯入敏感区域等“黑飞”现象时有发生，而可垂起无人机则是近些年来微小型无人机的一个典型代表。小型区域内的无人机数量增加后，当多架无人机共同完成任务时，为了确保无人机在飞行中和工作中的安全，飞行过程中的规划决策不可避免。由于无人机都在超低空飞行，其空中飞行环境十分复杂，除了要避免无人机与一些静态障碍物比如周围的建筑物等相撞，还必须防止无人机与无人机相撞。因此，多机之间的防碰撞飞行控制很有必要。为解决上述问题，本专利技术提出了一种基于人工势场法的可垂起无人机机间防碰撞控制方法，实现了多无人机之间防碰撞飞行控制。
技术实现思路
本专利技术提出了一种使用的基于人工势场法的可垂起无人机机间防碰撞控制方法。该方法是基于传统的人工势场法。首先，建立可垂起无人机基本控制模型和可垂起无人机安全控制模型，然后，建立可垂起无人机周围的其他可垂起无人机的人...
【技术保护点】
1.一种基于人工势场法的可垂起无人机机间防碰撞控制方法，其特征在于：包括如下步骤：其中，参数定义如下：ξi,
【技术特征摘要】
1.一种基于人工势场法的可垂起无人机机间防碰撞控制方法，其特征在于：包括如下步骤：其中，参数定义如下：ξi,分别是第i架无人机和第l架无人机的滤波位置，pi,分别是第i架无人机和第l架无人机当前位置，是第i架无人机的当前速度，是控制器输出的第i架无人机的速度控制指令，分别是pi、vi、ξi一阶求导；是无人机的飞行速度的最大值；是安全距离，是基于滤波的安全距离，是避障机动距离，rv是距离测量的噪声误差；是第i架无人机的目标点位置；是第i架无人机与目标点的位置差，是第i架无人机与目标点的滤波位置差；是第i架无人机与第l架无人机的位置差，是第i架无人机与第l架无人机的滤波位置差；步骤1：建立可垂起无人机的基本控制模型首先，需要定义无人机的基本控制模型；将无人机视为一个质点模型，那么第i架无人机满足以下模型关系：这里的lc是无人机的控制性能的参数，由无人机本身决定；由于无人机的机动性能有限，因此控制器解算的速度指令不可能无限大；这里设计了如下的饱和函数：因此，最终控制器输出的第i架无人机的速度控制指令为：vc,i＝sat(vc,i,vm)(3)这里定义一个概念，称作滤波位置；滤波位置是为了将无人机的当前位置和速度用一个量表述出来；将无人机的二阶控制模型用一阶形式来表示；其定义如公式(4)所示：接下来就得到：这里定义：为了描述方便，定义如下位置差：对应的滤波距离的位置差为：根据滤波距离的定义有：这里i,l＝1,2,3...,i≠l；为了保证安全，任意无人机之间都必须保持一定距离；设这个距离为r，对于第i架无人机与第l架无人机，那么有：||pi-pl||≥r,i≠l(7)步骤2：根据可垂起无人机当前的位置和速度，根据可垂起无人机的安全距离，建立无人机的安全控制模型；为了避免无人机与周围的物体发生碰撞，定义了安全距离rm，安全距离必须大于无人机的物理半径，对任意两架无人机来讲，它们的滤波距离应该满足：||ξi-ξl||≥2rM(8)由公式(8)就满足公式(7)；这里rM＝rm+rv，rM是基于滤波距离定义的安全距离；为了保证无人机在发现周围的无人机时有充足的时间和空间进行机动避障，ra仅与无人机本身的动力性能和响应时间有关；要求避障机动距离ra在符合实际情况的条件下必须尽可能大，这里要求：ra＞2rM(9)步骤3：可垂起无人机点到点的飞行控制无人机当前的位置与目标点的滤波距离为无人机到达目标点的条件是：为了保证第i架无人机到达目标点，设计控制器输出量vc,i，即控制器输出的第i架无人机的速度控制指令为：其中，k1为控制器输出的增益系数；步骤4：基于可垂起无人机与周围其他可垂起无人机的相对位置和速度，计算可垂起无人机所受到的防碰撞的控制指令设第i架与第l架无人机的当前位置分别为和当前速...
【专利技术属性】
技术研发人员：全权，郭正龙，李梦芯，杨坤，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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