[发明专利]一种大型固定翼无人机编队方法

权利要求书

1.一种大型固定翼无人机编队方法，其特征在于,包括以下过程:

步骤1:选取飞行航路在起始点的起始圆和目标点的结束圆的半径，并选择起始圆和结束圆的方向；

步骤2：建立编队集结的代价矩阵，并采用矩阵的迭代优化算法实现目标点分配；

步骤3：选取所有飞行器统一的到达时间，计算每一个飞行器的控制速度；

所述步骤1的具体过程为：步骤11，选取起始圆的半径R₁和结束圆的半径R₂；步骤12，以R₁为半径在起始点构造与当前飞行器航向相切的顺时针航向圆和逆时针航向圆，以R₂为半径在目标点构造与最终航向相切的顺时针航向圆和逆时针航向圆；步骤13，根据起始点到目标点航路的转角大小，选择起始圆和结束圆为顺时针航向圆或者逆时针航向圆；

所述步骤13的具体过程为：(1)起始点与目标点连线的方向为矢量b，飞行器起始航向以顺时针转动到达矢量b的转角A若小于180°，则起始圆选择顺时针航向圆，转角A若大于等于180°，则起始圆暂定为逆时针航向圆；(2)飞行器在矢量b的方向以顺时针转动到达目标点的航向的转角B若小于180°，则结束圆选择顺时针航向圆，所转角B若大于等于180°，则结束圆暂定为逆时针航向圆；(3)若所选择的起始圆和结束圆为同向，则当前的起始圆和结束圆为最终选择；若所选择的起始圆和结束圆为反向，还要再确认两个圆的圆心间距的距离是否大于等于R₁+R₂，若满足，则当前的起始圆和结束圆为最终选择，若圆心距小于R₁+R₂，则起始圆选择相反方向，结束圆不变；(4)计算飞机经过圆上弧度的长度，得到始点到目标点所需航程；

所述步骤2的具体过程为：a：有N架飞机从各自初始位置出发飞向N个编队目标点位置，飞机编号为{A1，A2，A3，...，AN}，目标点编号为{P1，P2，P3，...，PN}，在集结初始阶段，计算每一架飞机到达任一目标点位置需要的航程为{L11，L12，L13，...，L1N，L21，L22，L23，...，LNN}，其中N是飞行器个数，也是目标点个数，Lij表示第i架无人机飞到第j个目标点的航程距离，进而得到编队集结代价矩阵为

b：找到矩阵中最小的变量Lij_min，记录其所在代价矩阵M中的位置(i，j)，将代价矩阵M中的第i行及第j列从矩阵中移除，形成新矩阵M₁，在M₁中继续寻找剩下变量中最小的变量Lij_min，记录其所在初始代价矩阵M的位置(m，n)，将M₁中的第m行及第n列移除，得出新矩阵M₂，重复以上步骤，直到找到N个L组成队列为止，形成初始航程数列{L1，L2，L3，...，LN}；

c：令V_min、V_max为飞机飞行过程中可调节的最小和最大速度，L_min、L_max为初始航程数列中最短和最长的航程，t₁＝L_min/V_min，t₂＝L_max/V_max，若t₂＞t₁，所求的初始航程{L1，L2，L3，...，LN}无效，若t₂＜＝t₁，该航程数列有效；

d：若判断初始航程数列无效，将代价矩阵M中最小值Lij_min去除，即不考虑Ai飞到目标点Pj的情况，再重复以上步骤，得到新一轮的航程数列，直到满足要求，确定为最终的分配方案。

2.如权利要求1所述的大型固定翼无人机编队方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：选取所有飞行器到达时间的区间为[t1，t2]，则(t1+t2)/2作为到达目标时间，速度指令如下：

其中L为飞行器所分配的规划航路的总行程，L_run为开始编队集结已飞航。