本发明专利技术公开一种无人机编队变换控制方法、装置及设备，本发明专利技术涉及无人机飞行控制技术领域，使无人机编队在预设时间内实现稳定的队形变换。包括：获取无人机编队在真实空域中的飞行位置；获取预先设置的无人机编队的期望队形以及完成无人机编队变换的预设时间；对预设时间收敛进行控制，并将无人机编队的飞行位置按照期望队形进行变换控制，使无人机编队在预设时间内完成稳定队形变换；控制完成稳定队形变换的无人机编队向目标区域机动。无人机编队通过同时在时域和空域上的变换，保证无人机编队的队形变换控制误差在预设时间内收敛到零，能够有效提高无人机编队的队形变换效率，同时也提高了无人机编队变换系统的控制可靠性和鲁棒性。棒性。棒性。
【技术实现步骤摘要】
一种无人机编队变换控制方法、装置及设备
[0001]本专利技术涉及无人机飞行控制
，尤其涉及种无人机编队变换控制方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]相较于单个无人机来说，无人机编队因具有较高的工作效率被广泛应用于军事和民用领域。然而，编队变换控制是编队系统中一个不可忽略的重要问题。尤其对于一些具有特定任务要求的无人机编队系统，往往需要在限定的时间内完成队形变换，否则不仅难以实现编队期望队形，还会引发编队中无人机的链式碰撞。在实际应用中，编队变换收敛速度的快慢对能否完成相关任务尤为重要，如在军事方面的无人机编队作战中，需要编队在一定时间内通过队形变换躲避障碍、敌方攻击、并完成多目标探测及打击等任务。
[0003]因此，亟需研究一种更有效的无人机编队变换控制方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供无人机编队变换控制方法、装置及设备，使得无人机编队在预设时间内实现稳定的队形变换。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种无人机编队变换控制方法，方法包括：
[0007]获取无人机编队在真实空域中的飞行位置；
[0008]获取预先设置的所述无人机编队的期望队形以及完成所述无人机编队变换的预设时间；所述期望队形为无人机编队在虚拟空域中标准构型下对应的无人机编队队形；
[0009]对所述预设时间收敛进行控制，并将所述无人机编队的飞行位置按照所述期望队形进行变换控制，使所述无人机编队在预设时间内完成稳定队形变换；
[0010]控制完成稳定队形变换的无人机编队向目标区域机动。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种无人机编队变换控制装置，装置包括：
[0012]真实飞行位置获取模块，用于获取无人机编队在真实空域中的飞行位置；
[0013]期望队形以及预设时间获取模块，用于获取预先设置的所述无人机编队的期望队形以及完成所述无人机编队变换的预设时间；所述期望队形为无人机编队在虚拟空域中标准构型下对应的无人机编队队形；
[0014]稳定队形变换控制模块，用于对所述预设时间收敛进行控制，并将所述无人机编队的飞行位置按照所述期望队形进行变换控制，使所述无人机编队在预设时间内完成稳定队形变换；
[0015]无人机编队机动控制模块，用于控制完成稳定队形变换的无人机编队向目标区域机动。
[0016]第三方面，本专利技术提供一种无人机编队变换控制设备，设备包括：
[0017]通信单元/通信接口，用于获取无人机编队在真实空域中的飞行位置；
[0018]获取预先设置的所述无人机编队的期望队形以及完成所述无人机编队变换的预设时间；所述期望队形为无人机编队在虚拟空域中标准构型下对应的无人机编队队形；
[0019]处理单元/处理器，用于对所述预设时间收敛进行控制，并将所述无人机编队的飞行位置按照所述期望队形进行变换控制，使所述无人机编队在预设时间内完成稳定队形变换；
[0020]控制完成稳定队形变换的无人机编队向目标区域机动。
[0021]第四方面，本专利技术提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现上述的无人机编队变换控制方法。
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供一种无人机编队变换控制方法、装置及设备。方案包括：获取无人机编队在真实空域中的飞行位置；获取预先设置的无人机编队的期望队形以及完成无人机编队变换的预设时间；对预设时间收敛进行控制，并将无人机编队的飞行位置按照期望队形进行变换控制，使无人机编队在预设时间内完成稳定队形变换；控制完成稳定队形变换的无人机编队向目标区域机动。无人机编队通过同时在时域和空域上的变换，保证无人机编队的队形变换控制误差在预设时间内收敛到零，编队保持期望队形飞行，能够有效提高无人机编队的队形变换效率，同时也提高了无人机编队变换系统的控制可靠性和鲁棒性。并且，基于时域、空域变换，搭建了针对复杂控制系统的多反馈、大闭环控制架构，对于诸多复杂系统的控制问题均具有较好的控制效果，具有重要的工程应用前景。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0024]图1为本专利技术提供的无人机编队变换控制方法流程示意图；
[0025]图2为本专利技术提供的无人机编队变换控制方法的变换示意图；
[0026]图3为本专利技术提供的无人机编队变换控制方案中时域变换示意图；
[0027]图4为本专利技术提供的无人机编队变换整体实现框架示意图；
[0028]图5为本专利技术提供的无人机编队变换控制方法的仿真示意图；
[0029]图6为本专利技术提供的无人机编队变换控制方法中无人机编队跟踪期望信号误差变换曲线示意图；
[0030]图7为本专利技术提供的无人机编队变换控制装置结构示意图；
[0031]图8为本专利技术提供的无人机编队变换控制设备结构示意图。
具体实施方式
[0032]为了便于清楚描述本专利技术实施例的技术方案，在本专利技术的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
[0033]需要说明的是，本专利技术中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本专利技术中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其
他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
[0034]本专利技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0035]现有技术中，在当前的编队控制中，常用的控制方法有：领航者跟随法、基于行为的方法、虚拟结构法和基于图论的方法。基于这些方法能够实现一般简单任务环境下的无人机编队作业，但对于复杂、有限定时间要求的编队作业任务，往往还需要将上述控制方法与收敛时间的控制方法相结合。目前常用的收敛时间控制方法有：有限时间收敛、固定时间收敛和预设时间收敛。其中，有限时间收敛的控制过于依赖系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机编队变换控制方法，其特征在于，方法包括：获取无人机编队在真实空域中的飞行位置；获取预先设置的所述无人机编队的期望队形以及完成所述无人机编队变换的预设时间；所述期望队形为无人机编队在虚拟空域中标准构型下对应的无人机编队队形；对所述预设时间收敛进行控制，并将所述无人机编队的飞行位置按照所述期望队形进行变换控制，使所述无人机编队在预设时间内完成稳定队形变换；控制完成稳定队形变换的无人机编队向目标区域机动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机编队在虚拟空域的标准构型下的控制律作用下保持所述期望队形；获取预先设置的所述无人机编队的期望队形以及完成无人机编队变换的预设时间之前，还包括：建立真实空域中无人机编队的一般构型，并确定所述真实空域中所述一般构型下的第一控制律。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述无人机编队的飞行位置按照所述期望队形进行变换控制，具体包括：将真实空域中无人机编队的无人机位置映射到虚拟空域中；确定无人机编队在虚拟空域中标准构型下的第二控制律；利用所述第二控制律指导所述第一控制律，实现所述真实空域中无人机编队的队形变换。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将真实空域中无人机编队的无人机位置映射到虚拟空域中，具体包括：建立真实空域和虚拟空域之间的空间变换关系；基于所述空间变换关系，采用全空间变换矩阵，将所述真实空域中无人机编队的无人机位置映射到所述虚拟空域中，从而将所述真实空域中的所述一般构型映射为虚拟空域中的标准构型。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述预设时间收敛进行控制，具体包括：建立真实时域与虚拟时域之间的时间变换关系；基于所述时间变换关系，将所述虚拟空域中的控制律映射至所述虚拟时域，得到所述虚拟时域中的控制律；利用所述虚拟时域中的控制律指导所述真实时域下的控制律，实现无人机编队变换的预设时间收敛。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建立真实空域中无人机编队的一般构型，并确定所述真实空域中所述一般构型下的第一控制律，具体包括：采用公式：建立真实空域中无人机编队的一般构型；其中，为第i架跟随无人机与编队中领航无人机的期望距离；T为矩阵转置符号，表示该矩阵的转置；采用公式：
确定所述真实空域中所述一般构型下的第一控制律；其中，c
m
＞0，m＝1，2，3，表示控制系数，||
·
||
σ
为σ范数，a
ij
为邻接矩阵元素，矩阵B∈R
N
为牵引矩阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜飞平，张晓军，谭永华，于登秀，王震，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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