[发明专利]一种多旋翼无人机编队防撞控制方法

权利要求书

1.一种多旋翼无人机编队防撞控制方法，其特征在于，应用于多旋翼无人机编队中的每一架无人机，包括如下步骤：

(1)选取系统预测时域N和采样周期Δt，设定加权参数Q、R、λ，根据无人机性能设置输入约束；

(2)根据本机的飞行信息及飞行目标建立无人机运动学模型；

(3)建立无人机飞行保护区，获取入侵飞行器集合；

(4)建立NMPC非线性模型预测控制方程，根据无人机防撞控制非线性最优控制模型求解本机防撞冲突消解的控制序列；

(5)对于步骤(4)求解的冲突消解控制序列，进行碰撞规避。

2.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机编队防撞控制方法，其特征在于，步骤(2)的具体方式为：

(201)建立本机的导航坐标系；所述导航坐标系采用东北天坐标系，载体坐标系点位于机体重心，X轴指向机体右侧，Y轴指向机头前进方向，Z轴指向机体上方；无人机在三维空间中的质点描述方程为：

其中，v为无人机速度，ψ为无人机航向角，γ为无人机航迹倾角；

采用一阶线性系统对无人机防撞过程进行建模：

其中，τ_v、τ_ψ和τ_γ为一阶响应的时间常数，[v_c ψ_c γ_c]^T表示本机的期望速度、期望航向角和期望航迹倾角；

联立式(1)、式(2)，分离控制向量[v_c ψ_c γ_c]^T，得到无人机防撞过程的二阶导数模型：

3.根据权利要求2所述的一种多旋翼无人机编队防撞控制方法，其特征在于，步骤(3)的具体方式为：

定义无人机安全保护区，所述无人机安全保护区为一个半径为d_m的最小安全间隔球P：

P＝{x|||x-r_a||＜d_m} (9)

其中，x∈R²，||·||表示欧氏距离，r_a是冲突目标的当前位置；定义d_s为入侵飞行器与无人机航迹的最小垂直距离，当d_s≤d_m时视为有碰撞冲突，建立冲突飞行器集合。