分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法，该方法能够使分布式无人机集群的避碰过程能够不依靠多次迭代计算，而是通过一次性计算得到每对冲突的机动角，对其进行寻优，得到一次性避碰的可行方案，在比例导引法的基础上，不仅能够达到原有的协同制导目的，还可以在产生冲突时，及时进行机动，避免无人机间发生碰撞。避免无人机间发生碰撞。避免无人机间发生碰撞。

【技术实现步骤摘要】
分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法


[0001]本专利技术涉及无人机的避碰控制方法，具体涉及一种分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法。

技术介绍

[0002]已知的多无人机避碰方法中，人工势场法基于无人机及障碍物，建立了统一的势能函数，数学描述上简洁美观，让无人机能够自主进行避碰，但障碍物的位置对求解过程影响较大，很容易影响无人机的正常任务。目前分布式多无人机避碰过程主要是通过数学优化方法，设计合理的控制律使每个无人机能够根据周围的局部信息和邻机的状态进行机动。首先产生一个减小冲突的机动角度，再通过不断进行信息交换多次迭代，对每次求出的机动角度进行累加，直到得到可行的无冲突的机动策略。分布式优化算法能够有效通过局部信息，得出无冲突的机动策略可行解。
[0003]在大量的分布式无人机集群飞行过程，其避碰过程要经过多次的信息交换，无人机通过多次小角度机动，不断迭代，找到无冲突的可行解。整个避碰算法计算量大，需要无人机间的频繁通信，对整个集群的计算能力和通信能力有较高的要求，这就导致需要付出极高的成本才能基本满足频繁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，无人机集群中的每个无人机都与其周围预定范围内的邻机交互，获得交互时刻的相对位置和相对速度；步骤2，每个无人机都解算筛选出在预定时间τ内可能与其发生碰撞的邻机，并记录其序号；步骤3，针对每一个记录序号的邻机，无人机解算获得能够避免与其碰撞的自身机动角度，并分别记录；步骤4，建立效用函数w
ij
，基于效用函数筛选出能够使总冲突最小的机动角，记为δ
φi
，进一步解算获得该机动角δ
φi
对应的角速度ω
c
；步骤5，通过无人机的避碰过程与制导过程加权，获得无人机的实际航向角速度ω，并可以据此对无人机进行控制。2.根据权利要求1所述的分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法，其特征在于，所述无人机集群中的每个无人机都实时获知其自身的位置和速度信息，并且能够将该信息传递给其周围预定范围内的邻机。3.根据权利要求1所述的分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法，其特征在于，在步骤2中，每个无人机都解算获得其自身在时间τ内的轨迹，还解算获得其周围预定范围内的邻机的预测轨迹，分别获得时间τ内，无人机与其每一个邻机之间的最小距离r
ij
，当所述最小距离小于安全距离r
s
时，将该最小距离对应的邻机记录为可能与其发生碰撞的邻机。4.根据权利要求1所述的分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，解算获得能够避免碰撞的自身机动角度的过程包括如下子步骤：子步骤1：获得邻机在τ时间后能够到达的位置，以此位置为中心，以安全距离为半径做圆/球，得到安全区域；子步骤2：获得无人机自身与所述安全区域相切的速度方向，该速度方向至少有两个，对应获得至少两个机动角度；子步骤3：根据无人机的机动能力去除不符合要求的机动角度；优选地，当符合要求的机动角度为两个或者两个以上时，按照逆时针机动原则筛选出机动角度，作为所述能够避免碰撞的自身机动角度。5.根据权利要求1所述的分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法，其特征在于，所述步骤4包括如下子步骤：子步骤a：建立如下式(一)中所示的效用函数w
ij
，根据步骤3中获得的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：林德福，韩煜，郑多，高树一，白璐，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：