[发明专利]载体边界动态保护方法

说明书

本发明公开一种载体边界动态防护方法，可用于船舶、车辆等运动载体的边界动态防护，以确保载体在运动过程中，侵入体没有进入载体一定半径的安全范围内，从而只通过少量的无人机防护边界，保证了整个载体安全半径范围内的绝对安全。本方法包括载体运动模型和无人机集群协同保护模型。载体轨迹、防御安全线、威胁包线构成了载体运动模型；基于单架无人机所带传感器的动态有效保护区，研究传感器搜索宽度一定的无人机集群协同保护模型。该方法使无人机组在载体安全边界线上进行搜索，实时对载体进行保护，解决载体动态性导致防护范围实时动态变化，传统搜索算法无法对动态区域全面搜索的问题；以及侵入体的动态性导致已扫掠区域具有时效性的问题。

技术领域

本发明属于多无人机协同技术领域，尤其涉及多无人机协同搜索动态目标领域。

背景技术

随着航空技术的发展，无人机得到了广泛的应用，其中利用无人机进行搜索，对船舶、车辆等运动载体进行保护，是其主要应用方向之一。但是在广域、复杂、多变的交通环境下，单架无人机的能力有限，在搜索时面临搜索范围小、传感器精度低等诸多方面的限制，效能的发挥受到了制约。因此，为了提高无人机搜索的效率，无人机执行任务的模式，必然向多架无人机协同执行任务的集群化方向发展，使用多架无人机进行冗余配置，实现多架无人机相互配合、优势互补，协同合作完成任务。而且，无人机技术在不断发展，尤其是自主能力的不断提高，在协同自主决策、协同任务规划、态势感知共享等方面的进步，使得无人机集群化具备了可行性。

目前，对多无人机协同搜索的研究主要针对静态环境中的静态目标，搜索区域不变，且没有搜索侵入体的需要，不对动态目标进行搜索，采用的方法是将搜索环境划分为几个区域，几架无人机分配到各个区域进行全覆盖搜索，或是几架无人机并排对整个区域进行搜索；针对静态环境中的动态目标的研究较少，目标的运动增加了搜索的难度，已经搜索过的区域可能再次成为可疑区域。与之前的研究相比，本发明的难度在于无人机需要保护的区域是跟随载体动态变化的，且目标具有动态侵入性，因此之前的方法将不再适用，本发明提出了一种新的搜索方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对动态环境动态目标的无人机协同搜索方法，使无人机组在载体安全边界线上进行搜索，实时对载体进行保护，解决载体动态性导致防护范围实时动态变化，传统搜索算法无法对动态区域全面搜索的问题，以及侵入体的动态性导致已扫掠区域具有时效性的问题。

根据本发明实施例，提供一种载体边界动态保护方法，包括：实时计算载体轨迹；根据所述载体轨迹建立防御安全线，所述防御安全线是以载体为中心，半径为载体安全半径的圆周；在所述防御安全线的基础上考虑无人机的反应时间，将所述防御安全线向外扩张建立威胁包线；计算无人机组有效保护区的长度，每组无人机包括一架或多架并排飞行的无人机；根据所述威胁包线的周长以及无人机组有效保护区的长度计算出将所述威胁包线围绕起来需要的无人机组数n_ji；n_ji组无人机飞至威胁包线处，围绕所述威胁包线进行搜巡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明一实施例提供的载体边界动态保护方法架构图。

图2为本发明一实施例提供的载体运动模型总图。

图3为本发明一实施例提供的侵入体入侵示意图。

图4(a)、4(b)为本发明一实施例提供的单架无人机有效保护区模型。

图5(a)、5(b)为本发明一实施例提供的双架无人机有效保护区模型。

图6为本发明一实施例提供的无人机搜索模型图。

图7为本发明一实施例提供的载体边界动态保护仿真图。

具体实施方式