[发明专利]无人机间三维路径防碰撞方法

说明书

本发明公开了一种无人机间三维路径防碰撞方法，包括如下步骤：计算无人机个体之间的距离并根据所述距离统计每个无人机个体的邻居的数量；判断无人机个体与其邻居之间的距离是否等于平衡距离，若是，则保持所述无人机个体与其邻居速度一致，否则，判断无人机个体与其邻居之间距离是否大于平衡距离，若是，则计算无人机个体与其邻居的吸引力，否则，选择对应的信任度，并计算无人机个体与其邻居间的斥力；之后，根据无人机个体受到的邻居无人机个体的合力计算无人机个体的和加速度；最后，根据邻居无人机个体的速度改变实时调整无人机个体的速度，使无人机个体之间保持速度一致。该无人机间三维路径防碰撞方法，具有良好的可行性，可实现3维无人机群体防碰撞飞行。

技术领域

本发明属于集群智能技术领域，特别提供了一种无人机间三维路径防碰撞方法。

背景技术

无人机因具有移动灵活、无人为因素制约、制造成本低等优点而在军事、商业及民用等众多领域逐渐被广泛利用。随着通信、雷达及材料科学、能源科学等众多学科的发展，无人飞行器的各项性能均得到了大幅提升，其应用领域也不仅局限于侦查监测、监管操作，在应对各种灾害时能第一时间抵达现场，提供救援物资，保证移动通信的畅通。然而，一个无人机的能力是有限的，在某些特定工作环境下仅靠单个无人机是无法完成大规模操作任务，这时需要依靠无人机集群的协同配合来完成特定应用场景下的特定指令操作。

无人机集群协同飞行是无人机协同执行任务的基础，也是在复杂环境中执行集群突防、分布探测和分布打击等任务的基本单元。在无人机集群协同飞行中，无人机数量多，飞行速度快，所以防止机间碰撞，以达到无人机集群顺利完成任务是无人机飞行需要解决的基本问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种无人机间三维路径防碰撞方法，以解决现有存在的问题。

本发明提供了一种无人机间三维路径防碰撞方法，包括如下步骤：

步骤1：计算无人机个体之间的距离并根据所述距离统计每个无人机个体的邻居的数量；

步骤2：判断无人机个体与其邻居之间的距离是否等于平衡距离，若是，则保持所述无人机个体与其邻居速度一致，否则，执行步骤3；

步骤3：判断无人机个体与其邻居之间距离是否大于平衡距离，若无人机个体i与其邻居无人机个体j之间的距离大于平衡距离，则利用公式(1)计算两架无人机个体间的吸引力，若无人机个体i与其邻居无人机个体j之间的距离小于平衡距离，则选择对应的信任度R，并利用公式(2)计算两架无人机个体间的斥力；

式中，F_ij2为无人机个体i与其邻居无人机个体j间的引力，c₂为引力系数，(x_i,y_i,z_i)表示无人机个体i的位置，(x_j,y_j,z_j)表示无人机个体j的位置，Δx＝x_i-x_j，Δy＝y_i-y_j，Δz＝z_i-z_j，d表示无人机个体i与其邻居无人机个体j之间的实际距离，/