一种基于生物集群运动理论的无人机协同编队方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了基于生物集群运动理论的无人机协同编队方法和系统，包括建立无人机飞行状态模型，基于生物集群运动理论构建无人机编队协同控制模型，设置无人机初始状态参数，将无人机初始状态参数输入模型进行无人机飞行状态一次调整，结合自然状态生成安全控制策略，根据安全预警控制策略进行无人机飞行状态二次调整以使编队飞行稳定安全。本发明专利技术实现了对分布式无人机集群的有效控制，可进行多无人机自主协同编队，支撑复杂飞行任务的执行，具有良好的稳定性和可靠性。有良好的稳定性和可靠性。有良好的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生物集群运动理论的无人机协同编队方法和系统


[0001]本专利技术涉及无人机控制
，尤其涉及基于生物集群运动理论的无人机协同编队方法和系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，无人机作为一种无人驾驶飞行器广泛应用于各行各业，实现多无人机的协同自主编队飞行可利用有限单机资源实现无人机复杂任务的执行，对挖掘无人机应用潜能和价值具有重要作用。
[0003]然而，目前常见的无人机控制技术主要有两方面问题：
[0004]一是中心式无人机集群组网技术存在局限性。中心式无人机集群组网技术在自主性较低、对控制站依赖度高等方面问题逐渐凸显，一旦无人机发生故障，则无法保证任务有序执行。
[0005]二是分布式无人机集群控制策略无法满足复杂飞行任务执行的需要。在飞行过程中，受自然环境、队形规模等因素影响，无人机编队飞行策略无法实现自适应变换，执行可靠性、稳定性不足。
[0006]综上所述，当前现有技术在无人机集群组网控制方面存在一定的不足，缺少能够实现多无人机自主系统编队的方法。
专利技术内容
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生物集群运动理论的无人机协同编队方法，其特征在于，包括：建立无人机飞行状态模型；基于生物集群运动理论构建无人机编队协同控制模型，其中，所述生物集群运动包括但不限于飞禽空中编队行为；设置无人机初始状态参数，将所述无人机初始状态参数输入至所述无人机编队协同控制模型进行无人机飞行状态一次调整；结合自然环境生成安全控制策略，根据所述安全控制策略进行无人机飞行状态二次调整以使编队飞行稳定安全。2.根据权利要求1所述的基于生物集群运动理论的无人机协同编队方法，其特征在于，所述无人机有多个，所述无人机飞行状态包括无人机的三维坐标、速度、航向角和高度变化率。3.根据权利要求2所述的基于生物集群运动理论的无人机协同编队方法，其特征在于，基于生物集群运动理论构建无人机编队协同控制模型包括：利用有向图建立集群领导层级架构，所述集群领导层级架构包括具有领导作用的领导节点和具有跟随作用的随从节点，所述随从节点包括上层随从和下层随从，所述下层随从受所述上层随从的领导作用；基于人工势场法构建集群领导作用模型，求解所述随从节点的三维控制量，其中，所述三维控制量包括x轴水平控制量、y轴水平控制量和z轴垂直控制量；构建所述无人机编队协同控制模型，计算得到无人机的速度、航向角和高度变化率。4.根据权利要求3所述的基于生物集群运动理论的无人机协同编队方法，其特征在于，所述设置无人机初始状态参数，将所述无人机初始状态参数输入至所述无人机编队协同控制模型进行无人机飞行状态一次调整包括：输入所述无人机初始状态参数，获取无人机的当前飞行状态参数；利用三角函数将所述当前飞行状态参数转换为所述集群领导作用模型的输入参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙子琛，陈桂芬，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：