【技术实现步骤摘要】
一种视场角约束下集群无人机协同目标跟踪控制方法
[0001]本专利技术涉无人机控制
，具体而言，涉及一种视场角约束下集群无人机协同目标跟踪控制方法。
技术介绍
[0002]集群无人机协同系统由多架无人机组成一个整体，共同完成同一个作战任务。具体而言，通过多架无人机平台之间进行资源和信息的共享、进行优势互补，以实现作战效能的最大化。在无人机的实际应用中，很多任务的完成都以目标跟踪为核心，如线路巡查、森林防火、海上搜救中对人员的搜救等。随着机计算机视觉的发展，一些算法能够有效检测并跟踪目标。然而当目标机动逃逸时，无人机与目标相对运动增大，单个无人机可能失去对目标的跟踪。集群无人机协同目标跟踪，通过无人机之间的信息交互，可扩大摄像头探测范围，减小目标丢失的概率；同时集群无人机系统鲁棒性更优，能够降低单台无人机故障对任务的影响。
[0003]集群无人机协同目标跟踪问题由来已久，存在较为深入的研究。早先研究多采用固定翼无人机执行目标跟踪任务，由于固定翼无人机受动力学约束，需要保持一定的速度以维持升力，其最低飞行速度通常比...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种视场角约束下集群无人机协同目标跟踪控制方法，其特征在于，采用异构角色无人机控制器控制集群无人机跟踪目标，所述异构角色无人机控制器包括航向角控制器和速度控制器，所述方法包括如下步骤：S1，通过无人机间位置关系划分无人机异构角色：集群无人机协同进行目标跟踪任务，其中的某架无人机首先发现目标，将该架无人机进行角色命名，根据当前被角色命名的无人机与其临近无人机的位置关系，对其临近无人机进行命名，直至所有的无人机都被角色命名；S2，建立集群无人机协同目标跟踪效果衡量指标：根据目标一定时间内能够到达区域与集群无人机当前探测范围覆盖的比例，衡量跟踪的效果；S3，建立时空协调的异构角色无人机控制器：航向角控制器根据目标运动状况改变集群无人机目标跟踪队形，拓展集群无人机的摄像头探测区域，优化S2中的跟踪效果衡量指标；速度控制器引导无人机前往导航向量场上围绕目标的固定点，以使集群无人机能够形成对目标的跟踪队形；S4，输出时空协调的集群无人机协同目标跟踪控制结果：根据S1
‑
S3的输出结果，实现时空协调的集群无人机协同目标跟踪。2.根据权利要求1所述的一种视场角约束下集群无人机协同目标跟踪控制方法，其特征在于，所述无人机的个数选取六个，所述S1的步骤，具体包括：S101：某个无人机首次发现目标，其角色命名为α并将此信息向通信范围内所有无人机传输，其他5架无人机收到此信息并向α无人机传输自身位置向量，α计算5架无人机相对于自身位置，以α朝向目标的方向为正方向，α指派位剩余5架无人机中最左侧的一架无人机成为β
l
，指派剩余4架无人机中最右侧的一架无人机成为β
r
，并向通信范围内所有无人机传输；S102：β
l
指派当前无角色的，且位于剩余3架无人机中最左侧的一架无人机成为γ
l
，并向通信范围内所有无人机传输；S103：β
r
指派当前无角色的，且位于剩余2架无人机中最右侧的一架无人机成为γ
r
，并向通信范围内所有无人机传输；S104：β
r
指派为当前无角色的一架无人机成为γ
m
，并向通信范围内所有无人机传输。3.根据权利要求2所述的一种视场角约束下集群无人机协同目标跟踪控制方法，其特征在于，所述S2的步骤，具体包括：S201：计算时间t内目标的逃逸区域；S202：计算集群无人机时间t内的摄像头真实探测范围，根据计算出的逃逸区域获得跟踪效果衡量指标。4.根据权利要求3所述的一种视场角约束下集群无人机协同目标跟踪控制方法，其特征在于，所述S201的步骤，具体包括：S2011，将目标时间t内的运动简化为两种情况：
其中，a为目标加速度，ω为目标角速度，下角标max代表最大值，情况
①
表示加速度为加速度范围内任意正常数，角速度为角速度范围内任意常数、情况
②
表示加速度为加速度范围内任意负常数，角速度为角速度范围内任意常数；S2012，时间t之后，目标到达位置为下述公式：其中，v0为目标线速度、θ0为目标偏航角、t0为初始时刻、t为预测时间、p(t0)＝[x0,y0]
T
为目标初始位置、目标所有可能到达位置的并集即为目标的逃逸区域S(t)
e...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵江，李清，池沛，王英勋，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。