[发明专利]编队内无人机防撞优先级设计方法

说明书

本发明公开了一种编队内无人机防撞优先级设计方法，主要包括以下步骤：(1)检测到碰撞冲突后，获取冲突无人机的运动信息和平台信息；(2)模糊集和隶属度函数设计；(3)模糊规则库设计；(4)模糊推理机设计；(5)得出碰撞优先级。本发明基于模糊逻辑理论，围绕机动能力和机动潜力两个元素进行模糊推理，为具有碰撞冲突的无人机进行优先级排序，优先级低的主动避让优先级高的无人机，在避免碰撞的同时降低整个编队的扰动。

技术领域

本发明涉及编队内无人机防撞优先级设计方法，特别适用于松散编队下固定翼无人机之间的防撞。

背景技术

多无人机在进行编队飞行时，机间距离近，相互之间碰撞的可能性很高，而且在实际飞行中，战场环境复杂，无人机编队受环境的影响和任务的需要，需要不断的机动转弯、改变队形，甚至解散和重新组成编队，这无疑增大了飞机之间碰撞的机率。因此如何做好机间防撞是保证编队安全飞行的核心内容。由于固定翼无人机不仅具有非完整约束条件，还有正的速度限制，不会出现空中悬停这种情况，因此编队防撞控制尤为困难。

多无人机在编队飞行时除了要考虑飞机之间的防撞之外，还要尽量降低编队的扰动，保证编队稳定飞行。因此具有碰撞冲突的无人机在进行避让时需要做好协调，两机不能同时做避让动作，不然编队内过多的机动会影响编队的稳定性，甚至会引入新的碰撞冲突。因此无人机编队飞行防撞的过程中需要根据无人机的运动态势、机动能力以及重要程度对各无人机进行优先级排序，优先级低的要主动避让优先级高的无人机，优先级高的不做机动。

发明内容

本发明考虑的情况是一个编队，这个编队内只有一架长机，有若干架僚机，主要处理从各个僚机向长机形成编队并持续以编队形式飞行过程中编队内防撞算法的研究。这种编队是松编队的情况下，即编队队形中的各个无人机之间的距离足够大，不会引入其他飞机产生的气流干扰，并且能够使得各个无人机有足够的空间做出防撞避让机动。同时长机在编队保持的过程中，不做剧烈机动，不然编队保持控制和编队防撞控制将处于持续的切换当中，引起不必要的混乱，编队队形也无法达到保持。

无人机在进行避撞时，在同等情况下，机动能力强的无人机应主动避让机动能力弱的无人机；同等机动能力的无人机需要考虑无人机的当前飞行状况，因此主要围绕无人机的机动能力和机动潜力这两点进行考虑。因为无人机的机动能力以及碰撞优先级不能定量的进行描述，因此引入了模糊系统。

模糊推理系统是以模糊逻辑和模糊推理为基础建立的系统，专门用来处理模糊信息，一般分为四部分，分别为模糊规则库，模糊推理机，模糊化单元和反模糊化单元。本质上模糊逻辑系统是一个从论域到论域的一个映射，并且该映射是非线性的。而且经证明，只要设计适当的隶属度函数，模糊规则库和模糊推理机就能在一定精度上逼近给定的非线性函数。

本发明主要研究具有碰撞冲突的无人机避撞优先级问题，至于碰撞冲突检测和防撞算法设计不是本发明的研究内容。

本发明所采取的技术方案为：一种编队内无人机防撞优先级设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)检测到碰撞冲突后，获取冲突无人机的运动信息和平台信息；

(2)模糊集和隶属度函数的设计；

(3)根据专家知识建立模糊规则库；

(4)模糊推理机的设计；

(5)得出两架无人机的碰撞优先级，优先级低的主动避让。

所述的步骤(2)中具体包括以下步骤：

(2.1)机动能力模糊集和隶属度函数设计；

(2.2)机动潜力模糊集和隶属度函数设计；

(2.3)避撞优先级模糊集设计。

步骤(3)中所述的模糊规则是：