无人机群低代价安全搜索的方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人机群低代价安全搜索的方法，将所述无人机群包括若干个无人机，每个无人机包括自身状态采集模块、通信平台及无线数据传输模块，所述通信平台为表征无人机的节点与其他无人机进行通信，其中，每个节点周期性地向主节点汇报自己的位置信息；领航机作为主节点收到所有网络节点的位置信息后根据所有网络节点汇报的位置信息计算出领航机的最佳位置点，实施监控每台无人机的能源剩余及负载变动，所述主节点间隔第一预设时间广播一脉冲信号，其他无人机节点接收到所述脉冲信号后，进行信息反馈，所述主节点根据收到的反馈信息判断无人机群的当前数量值，并根据该数量值重新规划搜索路径。

Method, device and storage medium of UAV group low cost security search

【技术实现步骤摘要】
无人机群低代价安全搜索的方法、装置及存储介质
本专利技术涉及无人机控制领域，尤其涉及一种无人机群低代价安全搜索的方法、装置及存储介质。
技术介绍
无人机(UnmannedAerialVehicle,UAV)是一种由动力装置驱动、无线电遥控或拥有自主程序控制的无人类飞行员操作的飞行器。在20世纪70年代英国人研制了世界上第一架无人机，在无人机发展初期，主要把无人机作为靶机使用；而进入20世纪60年代后，无人机的研究重点放在侦查方面，自此，无人机发展进入了需求牵引时代；目前，以侦查作战为目的的无人机拥有大于30000m高度的高空飞行，大于30h的航程时间，大于10000km的航程距离等能力，随着计算机、自主控制系统、人工智能和信号处理等高新技术的发展，在许多领域中都可以看到无人机的身影。一直以来，无人机更多的是用于军事领域，例如全球鹰，苍鹭等无人机都已参与过实战；而近些年来，应用在民用上的无人机也屡见不鲜，例如，航拍、救灾、环境检测、野生动物研究，甚至是利用无人机快递包裹等应用。现今，许多国家都已研发出各种类，各用途的无人机，无人机的研究方向非常热门，也取得了一定的研究成果。然而无人机自身飞控系统的特点决定了无人机的控制程序很难实现除了自身飞行控制之外的复杂功能，特别是涉及到大量数据交换处理和逻辑判断的情况。另外，在飞行轨迹或者编队策略变化时要对原有的程序进行改动也十分不方便。针对上述情况，本文提出了一种无人机群通信实现方案，完成了通信平台的硬件和软件设计。使无人机群在执行任务时，无人机能够自主产生飞行轨迹并于其他无人机协同完成飞行任务；飞行过程中，无人机群的队形在任意情况下都能实现保持和重组。这对提高无人机群执行任务的可靠性和飞行生存能力有着重大意义。例如现有技术中，采用leader-follower算法选择编队中的某架无人机作为leader，其他的则作为follower。在飞行过程中，leader按照A*算法产生的轨迹飞行，follower保持与leader相对稳定队形即可。虽然这种方法简化了无人机系统的控制，但是其缺点很明显：若飞行过程中leader故障或者遭到破坏，follower将无法保持原有队形，整个系统面临崩溃。在采用此种算法进行无人机群工作时，最容易遇到的问题是无人机群中的领航无人机故障或者由于功耗最大，在其他无人机依然可以飞行的情况下不得不返回。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本专利技术公开了一种无人机群低代价安全搜索的方法，将所述无人机群包括若干个无人机，每个无人机包括自身状态采集模块、通信平台及无线数据传输模块，所述通信平台为表征无人机的节点与其他无人机进行通信，其中，每个节点周期性地向主节点汇报自己的位置信息；领航机作为主节点收到所有网络节点的位置信息后根据所有网络节点汇报的位置信息计算出领航机的最佳位置点，实时监控每台无人机的能源剩余及负载变动，所述主节点每间隔第一预设时间广播一脉冲信号，其他无人机节点接收到所述脉冲信号后，进行信息反馈，所述主节点根据收到的反馈信息判断无人机群的当前数量值，并根据该数量值重新规划搜索路径。更进一步地，对所有无人机进行初始化操作，对每个无人机编入不同的设备号，系统初始化时设置一个无人机作为所述领航机主节点，其余无人机在接收广播的脉冲信号时，到根据无人机自身设备号所对应的时间延迟进行信息反馈，其中，不同的设备号对应的时间延迟不同，主节点与其他节点完成通信，发送同步指令后广播发送位置数据，其他节点在接收一预设数量的主节点位置数据后，再次根据自身设备号进行不同时间的延迟发送返回反馈信号，主节点依此判断出无人机的数量值。更进一步地，所述无人机群的每个节点每隔第二预设时间广播自身的能源剩余及负载变动，重新选择可飞行时间最长的无人机作为主节点执行领航机操作，新的主节点计算当前位置可能到达的每一个航迹点的代价，然后选择最低代价的航迹点加入搜索空间。更进一步地，无人机群通过每个所述无线数据传输模块构建无人机通信网络，所述通信网络为星形拓扑结构，每架无人机作为一个节点广播发数，通信协议为时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)或者码分多址(CDMA)中的一种或多种的组合。更进一步地，主节点周期性地将新计算出的簇首和备用簇首向整个网络广播，并且通知所有节点在某个时刻新的簇首和备用簇首开始生效。更进一步地，每个所述节点需要在一个时间间隔周期内至少监听广播消息一次，当该节点发现新的广播消息里有新的簇首信息时做如下判断和处理：如果新的簇首中包含设备号对应的能源剩余及负载变动大于本节点的话，准备在预设时刻，接受该设备号对应的无人机变更到新的主节点簇首；若新的簇首是本节点的话，准备在指定时刻，变成簇首。本专利技术进一步公开了一种电子装置，包括：处理器；以及，存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述的无人机群低代价安全搜索的方法。本专利技术进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的无人机群低代价安全搜索的方法。与现有技术相比，通过本专利技术所公开的方法，可以实现对领航飞机的动态调整，由于领航飞机作为计算广播的优先节点，能源消耗大、容易出现故等问题，本专利技术优化了无人机群的能源消耗，通过实时分析的方式，进行领航飞机的更换，提高了无人机群的带负载能力、续航能力等。附图说明从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。图1是本专利技术的一种无人机群低代价安全搜索的方法的流程图。具体实施方式实施例一如图1所示，本实施例提供了一种无人机群低代价安全搜索的方法，将所述无人机群包括若干个无人机，每个无人机包括自身状态采集模块、通信平台及无线数据传输模块，所述通信平台为表征无人机的节点与其他无人机进行通信，其中，每个节点周期性地向主节点汇报自己的位置信息；领航机作为主节点收到所有网络节点的位置信息后根据所有网络节点汇报的位置信息计算出领航机的最佳位置点，实时监控每台无人机的能源剩余及负载变动，所述主节点每间隔第一预设时间广播一脉冲信号，其他无人机节点接收到所述脉冲信号后，进行信息反馈，所述主节点根据收到的反馈信息判断无人机群的当前数量值，并根据该数量值重新规划搜索路径。在本实施例中，计算当前位置可能到达的每一个航迹节点的代价，然后选择最低代价的节点加入搜索空间。加入搜索空间的这一新节点又被用来产生更多可能的路径。搜索空间中的节点X的代价函数为f(x)＝g(x)+u(x)。式中，g(x)为从起始位置到当前位置节点X的真实代价；u(x)为启发式因子，是从飞行器当前位置节点X到目标位置节点的代价估计值。在扩展的每一步都将选择具有最小f(x)值的节点插入到可能路径的链表中。在算法中，一般在搜索过程中构建两个表：OPEN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机群低代价安全搜索的方法，其特征在于，所述无人机群包括若干个无人机，每个无人机包括自身状态采集模块、通信平台及无线数据传输模块，所述通信平台为表征无人机的节点与其他无人机进行通信，其中，每个节点周期性地向主节点汇报自己的位置信息；领航机作为主节点收到所有网络节点的位置信息后根据所有网络节点汇报的位置信息计算出领航机的最佳位置点，实时监控每台无人机的能源剩余及负载变动，所述主节点每间隔第一预设时间广播一脉冲信号，其他无人机节点接收到所述脉冲信号后，进行信息反馈，所述主节点根据收到的反馈信息判断无人机群的当前数量值，并根据该数量值重新规划搜索路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机群低代价安全搜索的方法，其特征在于，所述无人机群包括若干个无人机，每个无人机包括自身状态采集模块、通信平台及无线数据传输模块，所述通信平台为表征无人机的节点与其他无人机进行通信，其中，每个节点周期性地向主节点汇报自己的位置信息；领航机作为主节点收到所有网络节点的位置信息后根据所有网络节点汇报的位置信息计算出领航机的最佳位置点，实时监控每台无人机的能源剩余及负载变动，所述主节点每间隔第一预设时间广播一脉冲信号，其他无人机节点接收到所述脉冲信号后，进行信息反馈，所述主节点根据收到的反馈信息判断无人机群的当前数量值，并根据该数量值重新规划搜索路径。


2.如权利要求1所述的一种无人机群低代价安全搜索的方法，其特征在于，对所有无人机进行初始化操作，对每个无人机编入不同的设备号，系统初始化时设置一个无人机作为所述领航机主节点，其余无人机在接收广播的脉冲信号时，到根据无人机自身设备号所对应的时间延迟进行信息反馈，其中，不同的设备号对应的时间延迟不同，主节点与其他节点完成通信，发送同步指令后广播发送位置数据，其他节点在接收一预设数量的主节点位置数据后，再次根据自身设备号进行不同时间的延迟发送返回反馈信号，主节点依此判断出无人机的数量值。


3.如权利要求2所述的一种无人机群低代价安全搜索的方法，其特征在于，所述无人机群的每个节点每隔第二预设时间广播自身的能源剩余及负载变动，重新选择可飞行时间最长的无人机作为主节点执行领航机操作，新的主节点计算当前位置可能到达的每一个航迹点的代价，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，张涛，刘亚杰，雷洪涛，黄生俊，李凯文，明梦君，李文桦，李松文，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43