[发明专利]一种大型固定翼无人机编队方法

说明书

本发明涉及编队飞行技术领域，公开了一种大型固定翼无人机编队方法。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。本发明设计的无人机编队方法包括航路规划算法、集结算法、编队保持自动控制驾驶仪组成，该方法通过少量的计算及飞机本身的控制，有效地实现多架无人机从随机分布的位置按最优的线路同时到达要求的编队位置，之后保持队形飞行。

技术领域

本发明涉及编队飞行技术领域，特别是一种大型固定翼无人机编队方法。

背景技术

单体无人机的侦察范围及打击能力都受到自身及所带载荷限制，无法适应大范围快速侦察及多目标同时打击等应用。所以现在需要一种易于实现及应用的多无人机编队飞行方法，使多架飞机高效集结并保持队形飞行，根据不同分工进而满足更高要求的应用需求。

目前大型固定翼无人机编队飞行还处于研究阶段，没有得到广泛应用验证。有些编队算法由于计算量过大导致计算时间过长带来延迟无法实现实时性，有些由于控制方式复杂，无法与无人机本身的控制方式相结合进而实现困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种大型固定翼无人机编队方法，实现通过少量的计算及飞机本身的控制最终实现多架无人机从随机分布的位置按最优的线路同时到达要求的编队位置，之后保持队形飞行提供了一种大型固定翼无人机编队方法。

本发明采用的技术方案如下：一种大型固定翼无人机编队方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的,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