【技术实现步骤摘要】
一种无人车载旋翼无人机集群侦察的协同路径规划方法
[0001]本专利技术属于无人系统导航
，具体是一种无人车载旋翼无人机集群侦察的协同路径规划方法。
技术介绍
[0002]旋翼无人机集群因其成本低、隐蔽性强、机动性强、视野范围大等优势，被广泛应用于执行监视、侦察、电力巡检、环境监测等任务，但旋翼无人机由于体积重量空间相对较小，因此续航能力是有限的；无人车带载能力强、续航时间长，一般不受电量约束，但其侦察视角有限，因此采用旋翼无人机与无人车协同能够实现优势互补，更高效地完成任务。
[0003]专利CN 111401681 A提出了一种多无人机协同巡逻任务分配优化方法，该专利考虑到无人机的电量约束问题，采用多无人机进行协同巡逻，并对任务分配方法进行优化，能最大限度地发挥无人机的续航能力，但该方法必须满足每个站点的无人机巡逻需要的飞行时间小于无人机的最大安全续航时长，否则任务是不可行的。而本专利技术通过无人车载旋翼无人机集群系统进行侦察，如何对旋翼无人机集群与无人车的路径进行协同规划是实现大范围、长时间的侦察任务的前...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人车载旋翼无人机集群侦察的协同路径规划方法，其特征在于：引入无人车作为旋翼无人机集群的移动充电站，首先根据旋翼无人机/无人车性能参数、巡逻高度及光学侦察传感器参数这些因素对巡逻区域进行划分，然后利用蚁群算法对旋翼无人机集群与无人车的行驶路径进行协同规划，从而使得旋翼无人机集群实现侦察巡逻任务。2.根据权利要求1所述的无人车载旋翼无人机集群侦察的协同路径规划方法，其特征在于，所述方法的具体实现步骤如下：步骤(1)、根据旋翼无人机和无人车的行驶速度u
a
和u
g
，旋翼无人机的电量e、充电速度b
+
和放电速度b
‑
，以及环境信息和侦察传感器参数，确定侦察最小单元的尺寸及旋翼无人机集群需要遍历的巡逻点集P；步骤(2)、对待侦察区域进行划分，确定可能的分区情况数量N及每种分区情况时的子区域尺寸，并创建矩阵T用于保存每种分区情况下完成任务需要耗费的时间；步骤(3)、取第K种分区情况下对应的子区域尺寸；步骤(4)、对步骤(3)中得到的子区域，根据旋翼无人机数量m对子区域中的任务点进行任务分配，使得每架旋翼无人机执行一个子区域任务的时间相近；步骤(5)、使用蚁群算法对旋翼无人机集群在一个子区域中的飞行路径以及无人车的行驶路径进行协同规划，旋翼无人机集群执行完一个子区域任务后降落在无人车上被运输至下一子区域，并在运输过程中进行充电；计算出执行一次任务所需要花费的时间t
K
，并将其保存至矩阵T中第K种分区情况对应的位置；步骤(6)、K＝K+1，若K＞N，即所有可能的分区情况下完成任务的时间均已被计算，则转步骤(7)，否则转至步骤(3)计算下一种分区情况的任务耗时；步骤(7)、计算矩阵T中的最小值t
min
，其表示该种分区情况时任务耗时最短，并将其对应的旋翼无人机集群的飞行路径Q
al
、无人车的行驶路径Q
g
作为协同路径规划的结果，l＝1,2,
…
,m，l表示集群中旋翼无人机的编号。3.根据权利要求1或2所述的无人车载旋翼无人机集群侦察的协同路径规划方法，其特征在于：所述步骤(1)中，根据旋翼无人机行驶速度u
a
，无人车行驶速度u
g
，旋翼无人机的初始满电量e及充电速度b
+
，放电速度b
‑
，设待侦察区域是长为X、宽为Y的矩形区域，对于在高度h定高巡逻的旋翼无人机，其光学传感器视线方向垂直向下，传感器的视场角为则根据式(1)：计算得到传感器覆盖的正方形地面区域的边长d，将该正方形地面区域作为侦察最小单元，则一共包含个侦察最小单元，a1为待侦察区域长度方向上的侦察最小单元数，a2为待侦察区域宽度方向上的侦察最小单元数，设这些侦察最小单元的中心坐标为p
j
＝(x
j
,y
j
,0),j＝1,2,
…
,M，得到旋翼无人机集群需要遍历的巡逻点集P
j
＝(x
j
,y
j
,h),j＝1,2,
…
,M。4.根据权利要求1或2所述的无人车载旋翼无人机集群侦察的协同路径规划方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵高鹏，饶玉婷，完娟，周骞，蔡缀，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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