[发明专利]多无人机协同编队飞行管理系统及方法

权利要求书

1.一种多无人机协同编队飞行管理系统，其特征在于，包括存在于集中控制节点和分布式控制节点上的任务规划模块、路径规划模块、编队集结模块、编队保持模块和编队重构模块；

所述任务规划模块用于为多无人机协同编队设定任务类型，所述任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；

所述路径规划模块用于为多无人机生成执行任务过程中的飞行路径；

所述编队集结模块用于控制多无人机同时到达各自的集结点以及控制多无人机同时返回各自的出发点；

所述编队保持模块用于控制多无人机协同编队保持固定的飞行阵型；

所述编队重构模块用于重构多无人机协同编队的几何阵型。

2.根据权利要求1所述的多无人机协同编队飞行管理系统，其特征在于，

当所述任务类型为协同目标跟踪，且所述多无人机协同编队通过协同目标搜索任务已锁定被跟踪目标时，所述路径规划模块启动动态路径规划模式，在所述动态路径规划模式下，所述路径规划模块根据所述被跟踪目标的实时位置，通过内置算法对飞行路径进行动态实时规划。

3.根据权利要求1或2所述的多无人机协同编队飞行管理系统，其特征在于，

所述编队集结模块采用基于全局信息交互的多无人机分布式控制结构，所述集中控制节点对所有无人机节点的状态进行全局信息交互，所述编队集结模块根据所述路径规划模块给出的飞行路径以及所述集中控制节点给出的其他无人机节点的状态信息，基于一致性算法计算飞行控制指令并将所述飞行控制指令输出给对应的飞行控制系统。

4.根据权利要求1或2所述的多无人机协同编队飞行管理系统，其特征在于，

所述编队保持模块采用基于追踪制导与局部信息交互的分布式控制结构，集中控制节点将飞行路径发送给无人机Leader，无人机Leader沿给定飞行路径飞行，各无人机Follower采用基于速度追踪法的制导率向无人机Leader靠近集结；集结完成后，各无人机Follower采用基于一致性算法的飞行速度和航向同步控制策略，保持与其相邻节点同步飞行；所述编队保持模块根据设定的编队几何阵型解算出各无人机的相对位置矩阵，并采用基于编队图的编队形成和编队保持控制算法调整各无人机的相对位置，形成目标阵型并保持编队飞行。

5.根据权利要求1或2所述的多无人机协同编队飞行管理系统，其特征在于，

所述编队重构模块根据设定的编队重构类型重新选取无人机Leader，并重新设定编队几何阵型，所述编队重构类型包括增加无人机节点、减少无人机节点、编队合并、编队分解和改变飞行阵型。

6.根据权利要求1或2所述的多无人机协同编队飞行管理系统，其特征在于，

所述多无人机协同编队中无人机的数量为2架至6架。

7.一种基于如权利要求1至6任意一项所述的多无人机协同编队飞行管理系统的多无人机协同编队飞行管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定多无人机协同编队的任务类型，所述任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；

生成多无人机在执行任务过程中的飞行路径；

控制多无人机同时到达各自的集结点，所述多无人机协同编队开始执行任务；

执行任务完成后，控制多无人机同时返回各自的出发点。

8.根据权利要求7所述的多无人机协同编队飞行管理方法，其特征在于，

当所述任务类型为协同目标跟踪，且所述多无人机协同编队通过协同目标搜索任务已锁定被跟踪目标时，启动动态路径规划模式，在所述动态路径规划模式下，根据所述被跟踪目标的实时位置，通过内置算法对飞行路径进行动态实时规划。