CN110502032A 一种基于行为控制的无人机集群编队飞行方法 （华南理工大学）

一种基于行为控制的无人机集群编队飞行本发明提出了一种基于行为控制的无人机2信息感知模块包括传感器，用于获取无人机信息融合模块，结合其他无人机的飞行状态2表示无人机集群更倾向于保持完整的几何队形；若碰撞避免行为的重要性因子a3大于a1和32威胁区域信息生成编队控制中无人机的位置信息和路径点信息，当无人机GPS传感器的位S23、行为决策模块在无人机编队飞行的过程中通过对比各行为权值的大小进行行为化为无人机运动学为vi，由于无人机的控制输入到无人机运动之间存在系统误差euav以及会出现奇异点即在某些区域内数据大范围的偏离无人机的有效位置，在一段时间ΔT之后4无人机i其自身相对于领航参照无人机的距离和夹角分别为li和9,所对应的期望位置形成初始队形之后，保持良好的通信状况下如考虑实际飞行环境中可能存在障碍物，导致无人机集群需要切换队形通过障碍区域，0代表无人机因为气动因素需要与障5在编队飞行的过程中无人机会与集群内的其他无其中和分别表示距离r和无人机运动正方向与目标点之间的夹角为对时间的微S221、取初始时刻k＝1，从无人机位置的概率密度函数p(xk)中抽取一组初始粒子6其中和分别为和p(ZZIX:)表示概率观测量对应该粒子的概率密度函数，的条件概率；S224、从集合中根据重要性权值重新采样得到新的N个粒子的集合并更新粒7无人机的能力不足问题。多无人机系统能够通过协作在时间和空间上并发的完成复杂任务的过程中提高队形保持的效率。为了形成编队需要多无人机之间交换状态信息(速度和机集群编队方法。通过对无人机获取的GPS传感器数据进行位置有效性判断以及在编队控8zii[0017]信息感知模块包括传感器，用于获取无人机自身的位置信息性因子a3大于a1和a2，则无人机在编队飞行的过程中会重点关注周围障碍信息以免发生碰9[0029]优选的，无人机集群中的无人机通过地面控制中心进行无人机之间的信息交相物和威胁区域信息生成编队控制中无人机的位置信息和路径点信息，当无人机GPS传感器的位置数据超出有效位置范围时，采用粒子滤波算法对无人机的无效位置进行预测分析，[0034]S23、行为决策模块在无人机编队飞行的过程中通过对比各行为权值的大小进行GPS传感器存在自身的系统误差euav以及会出现奇异点即在某些区域内数据大范围的偏离[0039]公式(2)至公式(4)为无人机在运动一段时间之后的有效位置范围，如果GPS传感iz分别表示当前时刻无人机在全局坐标系下x,y,z方向对应的速度。[0041]无人机i其自身相对于领航参照无人机的距离和夹角分与目标位置G的距离为R，无人机运动正方向与任务目标之间的夹角为P,则当前行为产生标系的Y轴与障碍物的夹角；将集群内的其他无人机以及环境中的障碍区域均视为危险区[0056]其中和分别表示距离r和无人机运动正方向与目标点之间的夹角为对时间[0067]其中o:和分别为和表示概率观测量对应该粒子的概率密度新粒子的权值o=1/N;相对于领航参考无人机的距离l和夹角来确定本无人机在编队中的位置和方向，因此也称为基于l-p反馈控制的队形保持算法。当集群中以一台无人机为领航参考无人机，其他[0079]作为进一步优选，当无人机与集群内其他无人机之间的通信时延大于500ms时为间相互抑制的方法进行编队飞行过程中无人机的行为决策最后生成用于飞行的控制输入，该编队控制方式能够使无人机在编队飞行的过程中有效的形成队形并且提高无人机集群[0090]由n架无人机组成的无人机集群，按顺序对无人机进行编号，无人机集群描述为of分别表示对应于第i个无人机的线速度和角速度，定义ziii偏角。块和飞行控制模块。无人机通过信息感知模块获取自身的位置定位信息以及飞行状态信[0100](2)其中a2为大于0小于1的常数，表示了任务中向目标点运动的重要位置有效性判断和位置预测获取有效位置范围，将该有效位置范围发送到信息感知模块。由于GPS传感器存在自身的系统误差(euav)以及可能会出现奇异点(即在某些区域内数据大[0109]公式(2)至公式(4)给出了无人机在运动一段时间之后的有效位置范围，如果GPS[0110]当无人机GPS传感器数据超出有效位置范围时采取粒子滤波方法对无人机的位置[0117]其中or:和分别为和表示概率观测量对应该粒子的概率密度新粒子的权值o=1/N;为li和所对应的期望位置到领航参考无人机的距离和夹角记为lif和Br,e,表示期望航前位置与目标位置G的距离为R，无人机运动正方向与任务目标点之间的夹角为P.则当前[0140]其中和分别表示距离r和无人机运动正方向与目标点之间的夹角为对时间