多机编队队形控制描述、变换控制和目标跟踪方法技术

本发明专利技术公开一种多机编队队形控制描述方法，以及以此为基础的队形变换控制和目标跟踪方法。其中队形控制描述方法，通过构造编队参数组，将编队队形控制问题转换为旋转、平移和缩放三种运动的参数组描述；相应的变换控制方法实现了动态编队队形的精准生成与变换；相应的目标跟踪方法针对不同速度的运动目标，将目标跟踪问题分为Standoff跟踪与Persistent跟踪，缩短无人机编队的运动路程。本发明专利技术的相关方法，极大地简化了问题分析的复杂度，实现了动态编队队形的精准生成与变换，具有较大的实际工程价值。

【技术实现步骤摘要】
多机编队队形控制描述、变换控制和目标跟踪方法
本专利技术属于无人机编队协同控制领域，主要是涉及多无人机编队的队形控制描述方法，以及在队形控制描述方法基础上队形变化控制方法，还有以队形控制描述和变化控制方法为基础的目标跟踪方法。
技术介绍
通过无人机(unmannedaerialvehicle,UAV)对目标进行跟踪是无人机的重要任务之一。然而由于UAV自身的机载传感器的限制和使用环境的复杂化，使得单架UAV的任务执行能力有限。因此，研究多UAV协同执行任务成为了当前的热门问题。对于多无人机协同执行任务，更多的学者将目光投向了通过编队控制的方法，实现对多无人机的协同控制。当前对于编队控制的研究主要有文献“DEHGHANIMA,MENHAJMB.Communicationfreeleader–followerformationcontrolofunmannedaircraftsystems[J].RoboticsandAutonomousSystems,2016,80(1):69-75”中的领导者-跟随者法、文献“邵壮,祝小平,周洲.无人机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多机编队队形控制描述方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1，确定编队中无人机的位置p

【技术特征摘要】
1.一种多机编队队形控制描述方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，确定编队中无人机的位置pi，i∈{1,2,…,N}，N为无人机架数；
步骤S2，确定虚拟领导无人机UAVl的初始位置与运动轨迹，以及虚拟基准无人机UAVb的初始基准向量pb(t0)＝(sin(θ(t0))，cos(θ(t0)))T，即确定θ(t0)；所述UAVl不断向目标靠近，直至与目标重合；
步骤S3，构造编队参数组进行队形控制描述
编队参数组为(pl(t),pb(t),r1(t),R1(t),…,rN(t),RN(t))，其中pl为虚拟领导无人机UAVl的位置，pb为虚拟基准无人机UAVb的基准向量；缩放因子ri∈R，ri＞0；旋转因子Ri∈SO(2)；
队形的缩放运动通过ri进行控制描述，队形的旋转运动通过Ri进行控制描述，队形的平移运动通过pl进行控制描述。


2.如权利要求1所述的队形控制描述方法，其特征在于，旋转因子具体取θi为UAVi的预期的相对相位角度。


3.一种多机编队队形变换控制方法，其特征在于，在队形控制描述方法的基础上进行变换控制，第i架UAVi的控制律ui为：



其中，φpi＝Ciξpi，Ni＝{j∈V,(i,j)∈ε}表示UAVi的邻居集合；k1,k2＞0是控制系数；Ci为编队因子Ci(t)＝ri(t)Ri(t)的简写；ζpi、ζvi、χli、ξpi、ξvi、χbi分别是UAVi关于pl、vl、ul、pb、vb、ub的估计值，vl和ul分别为UAVl的速度与控制输入，vb和ub分别为基准变化量和预定参数；Aij＝aijOij，Oij∈SO(2)；有向图G＝(V,ε)为编队中各UAV间的通信拓扑关系，V为顶点的集合，ε为边的集合，aij代表边(i,j)的权值，表示UAVi接收来自UAVl和UAVb信息的能力，当能够接收信息时，取否则取


4.如权利要求3所述的队形变换控制方法，其特征在于，实现动态编队控制时需满足：






其中，λm...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀霞，方国伟，张毅，严瑄，杨士锋，高恒杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，
类型：发明
国别省市：山东;37