一种基于差分加速度的无人机集群快速转向方法技术

本发明专利技术涉及一种基于差分加速度无人机集群转向方法，属于无人机集群编队领域。本发明专利技术包括以下步骤：S1：获取初始无人机位置，建立无人机集群动力学方程；S2：更新获取每架无人机的位置矢量，确定无人机通信范围内所有无人机邻居集；S3：根据虚拟力导向原理，计算斥力和引力的合力及差分加速度；S4：定义加速度调节系数，根据无人机集群转向过程中位置不断的改变，实时动态调节加速度；S5：通过加速度的改变，不断计算合力从而改变无人机运动状态，让每架位置不同的无人机，具有合适的加速度。使无人机集群转向时运动过程类似刚体，相邻两架无人机之间的距离保持相对稳定；S6：判断集群转向是否完成。若是，则转向结束；若否，返回S2继续执行。在集群转向过程中，为避免无人机碰撞、分离以及控制能量消耗，建立对应约束条件。本发明专利技术能够在无人机集群转向时，根据定义加速度调节系数，动态调整加速度，实现无人机集群快速转向，让无人机集群运动类似刚体，增加了无人机集群凝聚力。无人机集群凝聚力。无人机集群凝聚力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分加速度的无人机集群快速转向方法


[0001]本专利技术属于无人机集群编队控制领域，具体涉及一种基于差分加速度的无人机集群快速转向方法。

技术介绍

[0002]无人机集群编队是指多架无人机组成特定的队形，通过无人机之间信息传播和协同完成复杂的任务。且个体之间没有严格的方向和相对位置约束。一般个体行为较为简单和单一，通过相互间信息通信产生整体效应，实现较高程度的自主协作，能够快速适应环境改变方向或形状，形成集群智能。群集运动是指在一个自主、复杂的多智能体系统中，如果所有的智能体最终都收敛于相同的速度矢量，并且两两智能体之间的距离最终保持稳定；整个系统的总势能达到最小值，集群的形状趋于稳定，那么就称该系统取得了群集运动。
[0003]在无人机集群编队中，无人机集群之间信息传播，利用虚拟力导向的方法，设定领导者无人机，对每个无人机节点计算出引力和斥力综合的合力，根据合力控制移动无人机的位置及其运动状态。利用斥力来控制相邻无人机之间的安全距离，而利用引力来引导整个集群系统的行为，满足“近距排斥，远距吸引”的原则。能保证集群中各无人机不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于差分加速度的无人机集群快速转向方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：获取初始无人机位置，建立无人机集群动力学方程；S2：更新获取每架无人机的位置矢量，确定无人机通信范围内所有无人机邻居集；S3：根据虚拟力导向原理，计算斥力和引力的合力及差分加速度；S4：定义加速度调节系数，根据无人机集群转向过程中位置不断的改变，实时动态调节加速度；S5：通过加速度的改变，不断计算合力从而改变无人机运动状态，让每架位置不同的无人机，具有合适的加速度，无人机集群可快速完成转向。使无人机集群转向时运动过程类似刚体；S6：判断集群转向是否完成。若是，则转向结束；若否，返回步骤S2继续执行。在集群转向过程中，为避免无人机碰撞、分离以及控制能量消耗，建立对应约束条件，使相邻两架无人机之间的距离保持相对稳定。2.根据权利要求1所述的一种基于差分加速度的无人机集群快速转向方法，其特征在于：在步骤S1中，用表示无人机i在三维空间的位置矢量。v
i
和u
i
分别表示无人机i的速度矢量、加速度矢量输入。通过控制变量u
i
即可改变无人机的运动状态。无人机集群非线性运动方程为：动方程为：。3.根据权利要求2所述的一种基于差分加速度的无人机集群快速转向方法，其特征在于：在步骤S2中，N
i
代表无人机通信范围r内的无人机邻居集合，空间中任意两个无人机之间的距离用2范数表示。4.根据权利要求3所述的一种基于差分加速度的无人机集群快速转向方法，其特征在于：在步骤S3中，对无人机集群运动方程引入虚拟力导向原理，考虑各无人机斥力和引力综合作用计算得到合力F
i
。设置无人机质量m，根据合力得到加速度α
i
，使无人机控制变量u
i
＝α
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永刚，王颖，余浩，何植，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：