【技术实现步骤摘要】
一种仿候鸟迁徙行为的无人机集群自主编队控制方法
[0001]本专利技术涉及一种仿候鸟迁徙行为的无人机集群自主编队控制方法，属于无人机自主控制领域。
技术介绍
[0002]无人机(Unmanned Aerial Vehicle,简称UAV)是无人驾驶的飞行器的总称，是利用无线电装置遥控和自身程序控制装置操控的飞行器，有着“平台无人、系统有人”的特殊性。近年来，无人机凭借着建造和使用成本较低、地勤保障要求低、机动性强、安全风险系数小等优势，在军用与民用方面发展迅速，且前景广阔。
[0003]随着无人机技术的不断发展，无人机在实践应用中的需求、任务也逐渐复杂、多样化。由于无人机本身体积较小、重量也较轻，在单架无人机执行某些复杂任务时，往往受到其感知能力、载荷能力与计算能力等方面的制约，造成执行效率降低甚至无法顺利完成任务。为克服这一问题，将多架无人机组成拥有共同任务目标的集群，通过每架无人机之间的协调合作，使集群整体效能远超过单机效果的简单叠加。将多架拥有自主飞行能力的无人机，按照一定的空间构型进行排列，在执行任务的过程中...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种仿候鸟迁徙行为的无人机集群自主编队控制方法，其特征在于：该方法包括：步骤一：无人机集群初始化步骤二：确定长机当前空间位置位于无人机集群最前方的无人机个体视为长机，集群中，除一架长机外，其它无人机均为僚机；步骤三：确定各无人机之间的领导关系在无人机集群中，除长机外，其余无人机均为僚机，每架僚机将飞行方向前方与自己拓扑距离最近的无人机视为领导者，进行信息交互，根据领导者的飞行状态调整自己的飞行状态；两架分别位于(x
i
,y
i
)，(x
j
,y
j
)的无人机，定义两架无人机之间的加权距离为其中0<k<1，权重k的引入使得X方向的权重大于Y方向的权重，使得无人机更倾向于选择自身前向的无人机作为领导者，而非选择侧向距离更近的无人机作为领导者；无人机集群的编队网络采取局部通信的规则，每架无人机分别与自己的领导者与跟随者之间互相交换彼此的信息，判断下一时刻无人机的运动状态，以此形成稳定的编队；步骤四：长机判断前方飞行环境是否存在障碍物当飞行路径中遇到需要躲避的障碍物时，由步骤三中确认的长机判断前方飞行区域是否存在障碍物，若环境中不存在障碍物，则转到步骤五；若环境中存在障碍物，则转到步骤六；步骤五：环境中无障碍物飞行模式若僚机的初始飞行位置位于领导者左后侧时，则朝着领导者左后侧的期望跟随位置飞行，若僚机的初始飞行位置位于领导者右后侧时，则朝着领导者右后侧的期望位置飞行，若僚机的初始飞行位置刚好位于领导者的正后方，则统一规定为朝着领导者右后侧的期望跟随位置飞行；步骤六：环境中有障碍物飞行模式无人机集群编队飞行时，长机负责实时探测前方飞行区域的障碍物，若长机探测到前方飞行区域存在障碍，保留步骤三中确定的领导关系，将各僚机的跟随位置调整为各无人机之间能够安全飞行的最小间距，设无人机翼展为b，则左右相邻的两架无人机之间的最小安全飞行间距为直至集群编队中末尾的无人机通过障碍区域；步骤七：无人机驾驶仪控制指令更新当无人机集群中长机根据前方飞行环境确定飞行模式并确定各僚机的期望跟随位置后，集群中的所有无人机执行步骤七，各自生成自身的驾驶仪控制指令；步骤八：编队重构当无人机集群中末尾的无人机通过障碍区域，且长机探测到前方飞行区域不存在障碍物时，由长机发出模式切换指令，将无人机集群编队飞行控制模式切换至环境中无障碍物的飞行模式，再通过邻居间交互的局部通信网络将指令发送至集群中的每架无人机，然后跳转至步骤七，对各架无人机的驾驶仪控制指令进行更新，形成V字形编队飞行；否则，返回步骤四。
2.根据权利要求1所述的一种仿候鸟迁徙行为的无人机集群自主编队控制方法，其特征在于：所述步骤二中，当存在不止一架无人机位于集群最前方时，指定这些无人机中位于最右侧的无人机为集群的长机。3.根据权利要求1所述的一种仿候鸟迁徙行为的无人机集群自主编队控制方法，其特征在于：步骤五所述的期望位置的选择可根据具体的任务需求动态调整，...
【专利技术属性】
技术研发人员：段海滨，彭雅兰，魏晨，邓亦敏，吴江，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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