[发明专利]异构无人机集群自组织运行控制方法、系统和设备

权利要求书

1.一种异构无人机集群自组织运行控制方法，其特征在于，包括步骤：

基于Boids模型在任务初始阶段将任务载荷在任务空间中进行相对分散化均匀部署；所述任务载荷包括异构无人机集群中的各无人机；

获取航迹规划算法的输入参数和任务需求信息，利用轻量化的最优控制模型为各所述无人机进行需求响应阶段的航迹规划；所述输入参数包括无人机的初始状态约束和末端状态约束；

控制各所述无人机按照规划的飞行航迹进入合围等待阶段；

当临时任务联盟的所有无人机成员全部进入所述合围等待阶段时，触发所述临时任务联盟对任务目标发起同步作业；

在完成同步作业后解散所述临时任务联盟，各所述无人机切换至所述任务初始阶段，等待新的任务目标的需求响应。

2.根据权利要求1所述的异构无人机集群自组织运行控制方法，其特征在于，所述异构无人机集群中无人机的任务执行状态包括无目标牵引、有目标牵引和固定目标选择，无人机的运动状态包括蛇形机动、航迹飞行、环绕等待、同步攻击和节点失效。

3.根据权利要求1或2所述的异构无人机集群自组织运行控制方法，其特征在于，在所述任务初始阶段的任务执行过程中，各所述无人机在所述任务空间中的部署过程包括：

根据所述任务空间中无人机之间相互作用力数据、无人机受到的排斥力数据和吸引力数据，计算无人机受到的合力数据；

根据所述合力数据采用欧拉积分方式更新无人机在每个时间步长后的位置数据和速度数据。

4.根据权利要求1所述的异构无人机集群自组织运行控制方法，其特征在于，利用轻量化的最优控制模型为各所述无人机进行需求响应阶段的航迹规划的过程，包括：

根据所述输入参数指示各无人机通过一致协商确定满足任务目标作业需求的临时任务联盟；

根据机载专家系统解算信息指示所述临时任务联盟中的无人机围绕任务目标划设一条环形路径；所述环形路径由多个等距离散点组成，用于无人机飞行等待所述临时任务联盟中的其余成员到达；

采用轻量化的所述最优控制模型为无人机的环形路径中多个离散点进行航迹规划并确定规划的飞行航迹的末端状态；

指示无人机选择预计到达时间最小的离散点作为最佳进入点并确定最佳进入点的航迹为规划的飞行航迹；

控制无人机从蛇形机动状态切换到航迹飞行状态并按所述飞行航迹飞行。

5.根据权利要求1所述的异构无人机集群自组织运行控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

调用建立的动态时变条件下异构无人机集群的任务效能模型对所述异构无人机集群组成的任务执行网络进行全域任务效能计算，得到全域任务效能数据；其中，所述任务效能模型包括分别针对第一类任务目标和第二类任务目标构建起的临时任务联盟的非线性任务效能。

6.根据权利要求5所述的异构无人机集群自组织运行控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述全域任务效能数据和各类无人机到达相应任务执行位置的预计时间，计算得到临时任务联盟的任务预期收益数据。

7.根据权利要求6所述的异构无人机集群自组织运行控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于势博弈方法，根据单个无人机加入临时任务联盟后执行任务目标的子任务产生的边际收益函数，驱动单个无人机追求自身当前的收益最大化。