[发明专利]无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法

说明书

本发明公开了一种无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法，根据探测到的目标的状态信息，首先利用无线紫外光隐秘通信的特点进行机间信息交互，指派无人机到达期望的环航编队位置；其次再利用紫外光对运动中的目标位置信息进行实时探测，并且缩小环航半径，实现围捕。本发明的无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法，利用无线紫外光隐秘通信的特点进行机间信息交互，指派无人机到达期望的环航编队位置，实现动态围捕，提高了多无人机间环航编队控制的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明属于无人机编队与协作围捕技术领域，涉及一种无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法。

背景技术

近年来随着无人机技术的发展与壮大，使得无人机从民用领域到军用领域都发挥着不可替代的作用。由于“黑飞”无人机的出现，民航、高铁和执法部门也需要无人机对它们进行捕获，但单一无人机由于机载设备数量有限、工作效率低，无法很好地完成复杂的任务，因此多无人机协作方式应用而生。相比于单无人机系统，多无人机可协同完成更加复杂的任务，提高任务完成质量，通过内部信息共享提高任务完成效率，具有很好的容错性和鲁棒性和更强的任务执行能力，故多无人机系统成为了当前军事、民用领域的研究热点，并呈现快速发展态势。

多无人机可利用环航的方式保护目标前进，或者用此种方式对目标进行围捕。由于环航过程中无人机和目标都是动态的，因此在复杂和多变的战时环境下需要通过一种安全隐秘的通信方式进行机间信息交互，来保证无人机包围目标动态稳定的前进。无线紫外光具有低分辨率、低窃听率、抗电磁干扰能力强、背景噪声小、全天候非直视通信等优点，克服了其他通信方式的劣势，保证了无人机编队在特殊环境中飞行的安全性，大大提高了编队围捕效率。

在环航编队控制方面，分为集中式环航编队控制和分布式环航编队控制。由于集中式环航编队控制需要一个中心无人机进行信息传递，若中心无人机受损，则会导致信息交互失败，使得围捕任务无法完成；而在分布式环航编队控制过程中，多架无人机之间进行局部信息交互，自主的形成一个圆形编队，并且以一定大小的角速度环绕目标运动，使得目标无法进行逃逸。因此很有必要对分布式环航编队控制进行深入研究。

我们需要结合无线紫外光隐秘通信的优点，对现有的环航编队控制方法进行研究，使得无人机在目标移动过程中实时探测并交互目标物的运动信息，设计出符合在无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法，利用无线紫外光隐秘通信的特点进行机间信息交互，指派无人机到达期望的环航编队位置，实现动态围捕。

本发明所采用的技术方案是，无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法，给每架无人机内装紫外光MIMO通信模块，紫外光MIMO通信模块包括半球型LED阵列装置，半球型LED阵列装置表面都被划分为M个纬线方向和N个经线方向，在经纬交点处安装紫外LED发送装置，半球型LED阵列装置顶部设置有全向接收机，全向接收机还通过线缆电连接有中心控制器，在半球型LED阵列装置的前后左右四面均安装有一个分光器，四个分光器能接收到对应面一整面的紫外LED发送装置发出的紫外光，紫外LED发送装置朝对应面的分光器发射紫外光后经分光器分为两束，一束射向目标，另一束射向中心控制器，紫外LED发送装置和中心控制器还分别通过线缆电连接无人机控制系统。

具体步骤如下：

步骤1，初始化无人机与目标的位置和速度信息，每架无人机通过紫外LED发送装置发出自身状态信息并通过全向接收机接收相邻无人机的状态信息并存储；

步骤2，无人机利用紫外光MIMO通信模块实时探测目标信息并和其余无人机实时共享；

步骤3，若发现目标后无人机到达期望的环航位置将目标包围在编队内部，然后执行步骤4，若未发现目标则重复步骤2；

步骤4，无人机利用紫外光MIMO通信模块继续实时探测目标的运动信息并且实时调整环航位置；