[发明专利]基于时变网络拓扑的无人机编队方法

权利要求书

1.基于时变网络拓扑的无人机编队方法，其特征在于，包括：

S1、无人机向其邻居无人机发送其t时刻的速度和位置，并接收来自于其邻居无人机发送的t时刻的位置和速度；

S2、根据无人机与其所有邻居无人机t时刻的位置和速度，计算无人机的编队控制器的输出u_i(t)：

其中，K₂＝-K₁为控制矩阵；ξ_i(t)＝[x_i(t)，v_i(t)]^T，x_i(t)、v_i(t)分别为无人机i在t时刻的位置和速度，[.]^T为转置；h(t)为t时刻航行路线用编队中心轨迹，为常数，σ为系统控制增益；Δh_v(t)为编队中心轨迹在相邻时间步上速度的变化；w_ij(t)为t时刻无人机i、j的链路连通系数，链路连通时，w_ij(t)＝1，否则，w_ij(t)＝0；N为无人机i的邻居无人机总架数；h(t)＝[h_x(t),h_v(t)]^T为无人机系统的航行路线用编队中心轨迹，h_x(t)和h_v(t)分别代表编队航行时的位移变化和速度变化；f_i、f_j分别为无人机i、j的编队信息，其中f_ix和f_iy分别表示第i个无人机的编队在X和Y方向上的位置；和分别表示第i个无人机的编队在X和Y方向上的速度；

S3、根据无人机t时刻的输出u_i(t)、速度和位置，计算无人机t+1时刻的速度和位置，并根据无人机t+1时刻的速度和位置调整无人机；

S4、判断无人机t+1时刻的速度和位置是否满足设定条件，若满足，则完成编队，否则，令t＝t+1，并返回步骤S1；所述设定条件为：

lim_t→∞(x_i(t+1)-f_ix-h_ix(t+1))＝0，lim_t→∞(v_i(t+1)-f_iv-h_iv(t+1))＝0

其中，f_ix、f_iv分别为无人机i的编队位置和编队速度；h_ix(t+1)、h_iv(t+1)分别为无人机保持编队飞行时，编队的飞行路线和飞行速度。

2.根据权利要求1所述的基于时变网络拓扑的无人机编队方法，其特征在于，计算无人机下一时刻的速度和位置进行编队的计算公式为：

v_i(t+1)＝v_i(t)+σu_i(t)，x_i(t+1)＝x_i(t)+σv_i(t)

其中，v_i(t+1)、x_i(t+1)分别为无人机i在t+1时刻的速度和位置。

3.根据权利要求1所述的基于时变网络拓扑的无人机编队方法，其特征在于，编队中心轨迹在相邻时间步上速度的变化为：

Δh_v(t)＝h_v(t+1)-h_v(t)

其中，h_v(t+1)为t+1时刻编队航行时的速度变化。

4.根据权利要求1所述的基于时变网络拓扑的无人机编队方法，其特征在于，所述控制矩阵K₂的计算方法包括：

采用离散时间Riccati-like等式求解正定矩阵解P：

其中，I为n×n维单位矩阵，常数μ_c∈(0,1]，常数α∈(0,1)，

根据正定矩阵解P计算反馈矩阵为K₂：

5.根据权利要求4所述的基于时变网络拓扑的无人机编队方法，其特征在于，所述系统控制增益的取值为其中0γ2。