[发明专利]一种多无人机通信中继平台协作自主布设方法

权利要求书

1.一种多无人机通信中继平台协作自主布设方法，其特征在于：其方法包括以下步骤：

A、多无人中继平台协作体制和框架设计；

B、通信地理环境及通信电磁环境建模；

C、多无人机协作中继节点位置规划；

D、分布式多无人机中继位置分配；

E、基于“人工势场”的无人机协调控制；

所述步骤B中通信电磁环境建模方法为：所研究对象为高频段视距通信设备，无线宽带设备及微波通信设备，其工作频率从800MHz～2.4GHz，通信环境为山区障碍物环境，信号传播模型以直射波为主，忽略电磁波的反射和绕射作用，同时假设信号对障碍物具有一定穿透能力；采用One-Slop模型：假设路径衰减(dB)和通信介质距离对数之间成线性依赖关系，而介质包含两种情况：其一是自由空间、其二是障碍空间，即：L_OS(d_F,d_O)＝l₀+γ_F·log(d_F)+γ_O·log(d_O)，其中，l₀为路径衰减初值，d_F和d_O分别为从发射机到接收点间的自由空间距离和障碍空间距离，γ_F和γ_O为两种空间对于信号的衰减系数；

所述步骤C为：假设无人机团队的初始坐标集合为：中继位置节点坐标集合为：集合R和T中元素对应关系由任务分配向量A＝[a₁,a₂,...,a_n]决定，其中a_i∈{1,2,...,n}代表第i个机器人对应的中继节点编号，无人机关键航迹点生成的目标是得到从r_i到的一系列中间节点位置：其中，p_i→p_i+1间不存在障碍物，单无人机将从起始位置r_i开始逐一通过中间节点而到达目标点的生成“单点对单点情况下的中继节点位置规划方法”的前三步处理，即前三步处理为，连通路径节点生成，共直线节点剔除以及初始主干节点生成，不进行最后一步的原因在于：航迹关键节点只需初步勾画出无人机的飞行路线，保证无人机在关键节点间飞行时不会陷入“凹环境”的局部死锁状态；

所述步骤E中的“人工势场法”是指构造无人机运动空间中各点的虚拟受力，使无人机在这些虚拟力作用下能够安全、快捷的到达目标位置，在无人机运动空间虚拟立场构建过程中需要考虑四方面问题：第一，目标对无人机的作用力；第二，障碍物对无人机的作用力；第三，无人机间相互作用力；第四，联合作用力；其影响因素包括目标作用力生成、障碍物作用力生成、无人机间相互作用力生成和联合作用力生成，其中，联合作用力生成为无人机间相互作用力的目的是避免互相碰撞；目标作用力为：假设无人机群k时刻状态集合为：每架无人机的目标节点坐标集合为：则k时刻无人机r_i,k受到目标吸引力单位向量为：其中，为目标对无人机r_i的作用常量系数，该力能够保证无人机在到达目标点前始终受到目标点的吸引力；障碍物作用力为：假设无人机r_i的环境探测距离为避障开始距离为其中无人机k时刻观测到的环境点集为：且当无人机和障碍较远时，避障作用力系数较小，随着无人机和障碍的接近，避障作用力系数逐步增大；无人机间相互作用力为：假设以无人机r_i为圆心，半径为圆形范围之包含的其他无人机集合为则无人机r_i受到的相互作用力为：其中为无人机相互作用力系数，代表邻近集合中元素对无人机r_i的变作用力分系数，其定义为：邻近无人机越靠近r_i其对r_i的排斥作用越强；联合作用力为：

2.根据权利要求1所述的一种多无人机通信中继平台协作自主布设方法，其特征在于：所述步骤D包括基于拍卖法的无人机任务分配方法。

3.根据权利要求2所述的一种多无人机通信中继平台协作自主布设方法，其特征在于：基于拍卖法的无人机任务分配方法包括拍卖法任务分配流程。