[发明专利]集群无人机路径指派方法、控制系统、存储介质及无人机

说明书

本发明属于集群无人机路径规划技术领域，公开了一种集群无人机路径指派方法、控制系统、存储介质及无人机，根据无人机阵列的形状和顺序，转换成无人机阵列的初始位置点阵L₁和无人机阵列的目标位置点阵L₂，且无人机位置点阵的编号为1到n；确定初始位置点阵L₁中无人机到目标位置点阵L₂中的编号映射方式；初始位置点阵L₁中的无人机按照所述编号映射方式飞往目标点阵L₂中对应的位置；先到达目标点的无人机对后到达的无人机形成遮挡，则交换两无人机的目标点位置。本发明适用于解决集群无人机编队飞行时，快速有效的计算出路径指派的问题，显著缩短了无人机路径变换的时间，提高了飞行的安全性，提高了路径变换的成功率。

技术领域

本发明属于集群无人机路径规划技术领域，尤其涉及一种集群无人机路径指派方法、控制系统、存储介质及无人机。

背景技术

目前，在无人机灯光表演过程中，需要从一幅静态画面变换到另外一幅静态画面，在画面变换过程中，无人机的表演队形比较凌乱，一般对灯光进行灭灯处理。

由于无人机总的续航能力有限，为了增加无人机灯光表演的画面数量，提高无人机灯光表演的时长，需要尽量缩短无人机花费在路径变换过程中的时间。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)传统的路径指派方法存在着计算量巨大，计算时间长的问题，对于上千架次的无人机群表演，传统的路径指派方法计算一次需要数个小时的时间，很难在实际项目中应用。

(2)传统路径指派方法的计算结果仅为局部最优的问题，这样导致无人机群的路径变换时间过长，而且计算结果中大量存在路径交汇避让的情况，增加了无人机之间相互碰撞的风险。

(3)传统的路径指派方法无法处理一些复杂的路径变化问题，无人机群的路径变换成功率很低。

解决以上问题及缺陷的难度为：假设无人机编队的架数为N，那么无人机可能的指派方式有N！种，在求解这个指派的问题的时候，需要在N！个组合中找到最优的解，其计算量非常之大，按照传统的计算方式在有限的时间内根本无法计算完。同时，传统算法计算出来的指派结果使得无人机之间的交叉过多，增加了无人机相互碰撞的风险。因此，需要找到一种新的指派方式来求解上述问题。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明提出了一种计算指派问题的方法，能够在数秒内计算出数千架次无人机路径变换的最优指派问题，同时能够尽量减少无人机之间的路径交叉，确保飞行的安全性。此外，在某些特殊情况下将无人机的目的地相互进行交换，提高路径变换的成功率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种集群无人机路径指派方法、控制系统、存储介质及无人机。

本发明是这样实现的，一种集群无人机路径指派方法，所述集群无人机路径指派方法包括：

根据无人机阵列的形状和顺序，转换成无人机阵列的初始位置点阵L₁和无人机阵列的目标位置点阵L₂，且无人机位置点阵的编号为1到n，点阵中的每一个元素为无人机的三维位置坐标；

确定初始位置点阵L₁中无人机到目标位置点阵L₂中的编号映射方式，即随机交换目标点阵L₂中两元素的位置，计算交换之后所有无人机的路径和，与交换之前所有无人机的路径和进行比较，如果路径和减少，则接受此次随机交换。

初始位置点阵L₁中的无人机按照所述编号映射方式飞往目标点阵L₂中对应的位置；

先到达目标点的无人机对后到达的无人机形成遮挡，则交换两无人机的目标点位置。