[发明专利]无人机队形控制方法

权利要求书

1.一种无人机队形控制方法，其特征在于包括队形生成步骤，所述队形生成的方法如下：

各无人机在接收到目标基准队形信息后，按着约定的时间进行队形变换，首先各无人机在趋近操作的引导下飞向离自己最近的目标编队位置，同时，编队内各成员基于有限探测范围的机载探测系统或局域网通信获取周围其它无人机的位置和速度，对信息进行处理和利用，然后在虚拟分配操作下生成各自的目标编队位置，并朝向其飞行，最后在自适应调整操作的引导下确定最终的目标编队位置，并朝它飞行，使无人机机群形成目标基准队形；

所述的队形生成的具体方法如下：

无人机以自身所在位置为圆心和探测距离或通信距离d_a为半径构成的圆形区域为其有限探测范围，每架无人机仅能对有限探测范围内个体的位置和速度进行感知，N_i(t)为t时刻落在无人机i的有限探测范围内无人机个体的集合；

1)趋近：无人机成员从获得的目标基准队形的全部位置中，搜索离自己最近的位置，并朝它运动，该操作用于产生下列操作的初始条件；

2)感知：在趋近的作用下，无人机i获取最近Δt时间段内周围其它个体的位置和速度，Δt为预设值，表示记忆的时间长度，用集合N_Δt存储个体身份标识，并将所获个体的位置和速度与目标基准队形中的位置信息结合，对N_Δt中的无人机正前往的目标编队中的具体位置进行识别，将结果存入对应的集合D_r；

3)虚拟分配：首先，无人机i以自己D_r中存储的目标编队位置为索引对N_Δt中的无人机进行分类，以选出具有相同目标编队位置的无人机个体，即认为该目标编队位置拥有上述无人机个体，其次，在下面规则的指导下对上述分类结果进行虚拟分配操作：

规则一：边缘优先溢出；当某编队位置有无人机以它为目标位置朝向它飞行时，在虚拟分配作用下以该位置为索引对N_Δt中的无人机进行分类时不为空，若某编队位置拥有的无人机数量比与它一侧最近的编队位置的无人机数量少或相等，但数量大于1，且与它邻近的另一侧编队位置的无人机数量为零，则将当前位置拥有的无人机中与空位置最靠近的无人机个体优先往邻近的空位置分配；

规则二：流动性；当某编队位置无人机数量多，而二侧或一侧编队位置的无人机数量少甚至为空，则往两侧或一侧位置分配无人机个体；

反复执行规则一和规则二，直至各编队位置最多有一架无人机，最后仅把无人机i所属的归类位置做为无人机i要前往的目标编队中的具体位置。

2.如权利要求1所述的无人机队形控制方法，其特征在于：所述方法还包括队形变换步骤，所述队形变换的方法如下：当无人机队形需要从第一种目标基准队形变换为第二种目标基准队形时，编队内成员重复无人机队形变换的控制过程，使无人机队形从第一种目标基准队形变换为第二种目标基准队形。

3.如权利要求1所述的无人机队形控制方法，其特征在于：所述方法还包括躲避障碍步骤，所述躲避障碍的方法如下：当无人机编队前方出现突发障碍时，通过避障控制方法控制相关无人机对障碍进行规避，待躲避障碍结束后通过队形生成方法控制无人机编队恢复先前的队形，继续向目标前进。

4.如权利要求1所述的无人机队形控制方法，其特征在于，所述的队形生成的具体方法还包括自适应调整的步骤，其操作步骤如下：

a)无人机i判断当前是否有其它无人机与自己同目标编队位置，若“否”，则继续朝原目标编队位置前进；若“是”，则转入步骤b)；

b)判断“自己与当前目标编队位置的距离”是否比“与它同目标的其它无人机距离该目标编队位置的距离”更近，若“是”则继续朝原目标编队位置前进；若“否”则转入步骤c)；

c)搜寻附近是否有其它无人机正飞往当前目标编队位置两侧的邻近编队位置，若“否”则立刻前往该目标编队位置，若“是”则转入步骤d)；

d)综合自身和获取的邻居无人机的D_r和N_Δt信息对周围情况作出判断，选出有可能为空的目标编队位置，然后由近及远对其进行遍历访问，即返回过程a)重复执行上述过程，直至找到目标编队位置。