【技术实现步骤摘要】
一种集群系统动态编队的队形控制方法
[0001]本专利技术涉及集群智能体系统编队控制
，特别涉及一种集群系统动态编队的队形控制方法。
技术介绍
[0002]集群系统采用集群的方式可以拓展单体系统的能力，高效合作协调完成任务，各单体之间互相功能备份，可以避免单体失效造成任务失败。集群系统一般都需要通过保持一定的编队队形来完成任务，且编队队形的精度可能会直接影响任务的完成与否。目前集群编队可分为静态与动态两种。静态编队通过在地面站根据编队造型与变换预先为各单体规划好航迹，并为各航迹点设置统一的时间戳，将规划的航迹存储在各单体的内部存储设备中，在编队任务开始时由地面站广播发送启动命令，后续每个集群单体可以按照时间戳同步跟踪预设路径，可以获得很高的编队精度，且运动过程无需通信，抗干扰能力强，但是在编队过程中无法更改编队信息，只能用于编队表演或者固定路径巡检等。
[0003]对于动态编队，目前集群编队路径大部分算法研究中，均采用从起点到终点的最短路径搜索，一般只考虑避开障碍的空间位置，缺乏障碍的类型判断与预处理。因此寻找...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集群系统动态编队的队形控制方法，其特征在于，包括：步骤S1、建立环境障碍威胁地图；步骤S2、根据所述环境障碍威胁地图为集群系统中的领航主机获取最优路径；步骤S3、对所述最优路径进行参数化处理，得到第一路径信息；步骤S4、对所述第一路径信息进行优化处理得到第二路径信息，所述第二路径信息满足预设的运动学约束条件与避障要求条件；步骤S5、根据所述第二路径信息为所述集群系统中的每个跟随从机分配独立的跟随路径，并将所述跟随路径参数化后再通过通信数据链在所述集群系统中同步；步骤S6、所述领航主机以恒定速度V
d
跟随所述第二路径信息，若在所述集群系统内通信丢失且无法获得所述集群系统的状态信息时，跟随从机也以所述恒定速度V
d
跟随路径来保持编队；若在所述集群系统内通信正常时，则在所述恒定速度V
d
的基础上，通过速度协调控制器得到跟随从机的协调速度V
r
。2.如权利要求1所述的集群系统动态编队的队形控制方法，其特征在于，还包括：步骤S7、所述集群系统通过搭载的敏感器在运动过程中实时探测环境信息，探测到新的障碍物后，为所述障碍物设定影响半径r
i
，为进入此影响半径r
i
的集群单体进行避障控制，在所述恒定速度V
d
或者所述协调速度V
r
基础上，增加避障加速度a
i
。3.如权利要求2所述的集群系统动态编队的队形控制方法，其特征在于，还包括：步骤S8、在编队过程中，根据环境复杂性与地面控制输入信息，定周期或者变周期搜索新的所述最优路径，并根据最新的所述最优路径重复步骤S3～S7。4.如权利要求3所述的集群系统动态编队的队形控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：将从起点到终点的方形区域划分为n*n的网格，每个所述网格为一个节点；基于障碍类型确定不可通过区域，根据所述障碍类型的距离方位信息为每一网格设定不同的威胁系数，将每个所述威胁系数进行叠加处理后得到一个n*n的障碍威胁系数矩阵。5.如权利要求4所述的集群系统动态编队的队形控制方法，其特征在于，采用启发式算法获取所述最优路径：以叠加了所述障碍威胁系数矩阵中相应的障碍威胁系数与到终点的距离函数作为启发值；以从起点按照最小启发值路径到达当前位置的路径长度作为耗费值；将所述耗费值与所述启发值之和作为每一所述节点的代价值；从起点开始计算当前节点的周围节点的代价值，并从其中最小代价值点继续搜索，直到达到目标点，将各最小代价值点连接，得到所述最优路径。6.如权利要求5所述的集群系统动态编队的队形控制方法，其特征在于，所述第一路径信息H(x)采用如下公式进行计算：
式中，x
i
和y
i
分别是第i个原始规划路径点的x轴坐标和y轴坐标；q
i
表示原始规划路径点i的导数；x
i+1
和y
i+1
分别是第i+1个原始规划路径点的x轴坐标和y轴坐标；q
i+1
表示第i+1个原始规划路径点的导数。7.如权利要求6所述的集群系统动态编队的队形控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡阳修，赵长春，贺亮，钱洲元，陈扬，张翰墨，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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