[发明专利]一种基于视觉信息的新型无人机自组群自洽优化控制方法有效
申请号: | 201911417161.X | 申请日: | 2019-12-31 |
公开(公告)号: | CN111077909B | 公开(公告)日: | 2021-02-26 |
发明(设计)人: | 杨成伟;王子泉;李杰;唐水源;刘畅;李娟;王守猛;杨宇;熊婧 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学;北京大翔航空科技有限公司 |
主分类号: | G05D1/10 | 分类号: | G05D1/10 |
代理公司: | 北京邦创至诚知识产权代理事务所(普通合伙) 11717 | 代理人: | 张希宇 |
地址: | 100081 *** | 国省代码: | 北京;11 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 视觉 信息 新型 无人机 优化 控制 方法 | ||
1.一种基于视觉信息的新型无人机自组群自洽优化控制方法,其特征在于,无人机群在失去通信联络后,仍将保持先前的分组结构,先前的目标搜索或饱和攻击组群任务仍将继续执行,每架无人机在约束条件下,通过视觉互感理解与预测组内各友机行为,自发性的生成最优控制量,自主运动到合适位置,以实现搜索效率最大化和饱和攻击效能最大化的空间位置分布结果;
该优化控制方法包括:建立失去通信联络的无人机群体行为数学模型,该数学模型将视觉图像作为信息输入条件,形成任务约束、环境约束、无人机平台约束、避碰约束的数学表达式,同时考虑风场影响因素,加入风场影响因子,为自洽控制构造经验规则和构造启发性规则;
通过视觉互感理解与预测组内各友机行为,自发性的生成最优控制量,自主运动到合适位置,其优化控制的目标为形成搜索效率最大化的空间位置排布,包括:将作战区域进行栅格化,每一栅格(i,j)被赋予变量W(i,j)来表示对该栅格的关注程度,空间中各个栅格的关注度可描述为:
其中,(i,j)表示栅格化的作战区域内横纵坐标分别为i和j的栅格,A表示战场环境中信息已知区域,B为战场环境中信息未知但其关注度一般的区域,C表示战场环境中信息未知但其关注度较高的区域;
定义Fg(i,j,t)表示在t时刻对栅格(i,j)的覆盖情况,其中,当t时刻至少一个无人机可覆盖到栅格区域(i,j),则Fg(i,j,t)=1;当t时刻无法覆盖到栅格(i,j),则Fg(i,j,t)=0;定义Fg(i,j,t)∈[0,1]表示t时刻栅格(i,j)内的目标分布的不确定度,其中,Fg(i,j,t)=1表示t时刻对栅格内目标分布完全未知,该区域被探测到则不确定度变为0;为了覆盖整个作战区域,当某区域未被探测到,则该区域的关注度增加,其关注度的增加描述为:
P(i,j,t+1)=P(i,j,t)+w·W(i,j)
其中,w非负常数;
因此,搜索覆盖率的回报函数定义为:
SF=∑I∑J∑TFg(i,j,t)·P(i,j,t)
其中,I和J分别为二维栅格化作战区域在两条边上的栅格总数,T为作战总时长。
2.根据权利要求1所述的基于视觉信息的新型无人机自组群自洽优化控制方法,其特征在于,加入风场影响因子的所述数学模型的表达式如下:
其中,其中(x,y)为无人机在二维平面的坐标位置,θ为航向角,v和r分别为无人机的飞行速度与最小转弯半径,u为控制输入,(x,y,θ)∈R2×S表示无人机的状态,vw=[vwx,vwy]为风速向量,vwx和vwy分别为风在x轴和y轴的速度分量,和分别为无人机在x轴和y轴的速度分量,为无人机航向角速度。
3.根据权利要求1所述的基于视觉信息的新型无人机自组群自洽优化控制方法,其特征在于,通过视觉互感理解与预测组内各友机行为,自发性的生成最优控制量,自主运动到合适位置,包括:
无人机首先获得自身所处的状态,然后无人机依据策略函数,从动作库中选择动作,无人机所处的状态在动作执行后发生改变,与此同时产生一个奖励值和一个惩罚值传递给该无人机,这样无人机通过与周围环境持续不断的交互,不断调整机动动作和幅度值。
4.根据权利要求3所述的基于视觉信息的新型无人机自组群自洽优化控制方法,其特征在于,动作库中无人机的基本动作包括:定常飞行、加速、减速、左转弯、右转弯、拉起、俯冲。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于北京理工大学;北京大翔航空科技有限公司,未经北京理工大学;北京大翔航空科技有限公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201911417161.X/1.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 信息记录介质、信息记录方法、信息记录设备、信息再现方法和信息再现设备
- 信息记录装置、信息记录方法、信息记录介质、信息复制装置和信息复制方法
- 信息记录装置、信息再现装置、信息记录方法、信息再现方法、信息记录程序、信息再现程序、以及信息记录介质
- 信息记录装置、信息再现装置、信息记录方法、信息再现方法、信息记录程序、信息再现程序、以及信息记录介质
- 信息记录设备、信息重放设备、信息记录方法、信息重放方法、以及信息记录介质
- 信息存储介质、信息记录方法、信息重放方法、信息记录设备、以及信息重放设备
- 信息存储介质、信息记录方法、信息回放方法、信息记录设备和信息回放设备
- 信息记录介质、信息记录方法、信息记录装置、信息再现方法和信息再现装置
- 信息终端,信息终端的信息呈现方法和信息呈现程序
- 信息创建、信息发送方法及信息创建、信息发送装置