[发明专利]任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法有效

专利信息
申请号: 201310170260.9 申请日: 2013-05-09
公开(公告)号: CN103268102A 公开(公告)日: 2013-08-28
发明(设计)人: 戴琼海;刘慧 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: G05B19/418 分类号: G05B19/418
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 张大威
地址: 100084 北京*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 任务 通信 拓扑 交织 无人机 集群 协同 控制 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及无人机集群协同控制技术领域,特别涉及一种任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法。

背景技术

无人机集群协作执行任务成为一个重要的发展趋势,具有更大的控制范围、相互补足、任务分担等。协同控制无人机集群系统能够执行复杂任务或复杂环境下的任务,缩短执行任务的时间、提高工作的效率,并且能够提高系统的鲁棒性能。然而无人机集群执行任务往往需要任务、通信和拓扑的交织配合,存在控制和镇定等方面的问题,需要有效技术来实现高效、稳定和可靠的无人机集群系统协同控制。

早期的无人机编队控制,主要工作一般是在假定通信具有全局可达的情况下通过给定或构建运动的期望曲线设计协同控制律,使得无人机间的相对位置或者距离达到期望值。目前多架无人机集群的协作控制研究主要集中在空间和时间两个单独的方面,即一方面是针对分布式的感知任务进行配置协作,另一方面是针对不同时间段需要完成的任务进行配置协作。而一般多架无人机协同控制执行任务时,如可视导航,实时侦察监控等需要从空间和时间两个方面进行联合实现同时控制和协作,而这方面的相关研究还较少,无法满足实际需求。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此,本发明的目的在于提出一种任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法,该方法可缩短无人机执行任务的时间、提高工作效率,且能够提高系统的鲁棒性能和稳定性能。

为了实现上述目的,本发明的实施例提出了一种任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法,包括以下步骤:建立所述无人机的任务、通信和拓扑的关联函数;建立所述无人机的交互通信数目策略集、任务信息矩阵策略集和交互通信无人机之间的相对距离策略集,并确定赢得矩阵及相关约束;获取所述交互通信数目策略集、任务信息矩阵策略集和交互通信无人机之间的相对距离策略集中满足预设需求的无人机交互通信数目、任务信息传输量和所述无人机之间的相对距离;以及根据满足所述预设需求的无人机交互通信数目、任务信息传输量和所述无人机之间的相对距离对所述无人机集群进行控制,可控制得到期望的无人机间交互通信的效率,同时保证任务的顺利执行。

根据本发明实施例的任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法,将无人机集群的移动性结构、无人机间交互通信的效率和无人机在空间和时间上的任务矩阵相结合进行联合对策优化,可以从空间和时间上有效控制多架无人机间的协同合作,从而可缩短无人机执行任务的时间、提高工作效率,且能够提高系统的鲁棒性能和稳定性能。

另外,根据本发明上述实施例的任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法还可以具有如下附加的技术特征:

在本发明的实施例中,所述根据满足所述预设需求的无人机交互通信数目、任务信息传输量和所述无人机之间的相对距离对所述无人机集群进行控制,进一步包括:对满足所述预设需求的无人机交互通信数目、任务信息传输量和所述无人机之间的相对距离进行调整;根据调整后的所述无人机交互通信数目、任务信息传输量和所述无人机之间的相对距离对所述无人机集群进行控制,可控制得到期望的无人机间交互通信的效率,同时保证任务的顺利执行。

在本发明的实施例中,所述建立所述无人机的任务、通信和拓扑的关联函数,进一步包括:建立分别反映所述无人机任务、通信和拓扑的相关关键参数之间关联函数。

在本发明的实施例中,所述关联函数指无人机交互通信数目、任务信息矩阵、交互通信无人机之间的相对距离和交互通信操作时间之间的关联函数。

在本发明的实施例中,所述无人机的交互通信数目策略集为离散策略集、所述任务信息矩阵策略集可以为连续策略集也可以为离散策略集、所述交互通信无人机之间的相对距离策略集为连续策略集,且所述策略集均可设置一定的变化范围。所述赢得矩阵及相关约束可根据系统运行性能参数指标需求而确定。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1为根据本发明一个实施例的任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法的流程图。

具体实施方式

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