[发明专利]基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法

权利要求书

1.一种基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，包括：

根据无人机集群的预设编队队形，确定无人机集群中各无人机在预设时刻的期望位置和期望速度；

基于所述期望位置和期望速度，针对无人机集群中的各无人机定义变量；

基于定义的所述变量，设计各无人机的固定时间滑模面；

基于所述固定时间滑模面和任务对无人机的要求，计算各无人机的控制律并且确定控制律的参数；

通过所述控制律控制对应无人机在预设时间内达到预设期望位置和期望速度。

2.根据权利要求1所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，针对无人机集群中各无人机定义变量，包括：

针对集群中的第i个和第j个无人机定义变量p_i(t)和q_i(t)如下：

其中，Γ为无人机集群中所有无人机编号的有限点集，a_ij表示第i个无人机和第j个无人机之间的通信关系，b_i表示第i个无人机和虚拟领航者之间的通信关系；x_i和x_j表示第i个和第j无人机的位置，v_i和v_j表示第i个和第j无人机的速度；x_di表示第i个无人机的期望位置，v_di表示第i个无人机的期望速度，N表示无人机的总量。

3.根据权利要求2所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，当第i个无人机能够接收到第j个无人机所发送的信息时，a_ij＝1，反之a_ij＝0；当第i个无人机能够接收到虚拟领航者的信息时，b_i＝1，反之b_i＝0。

4.根据权利要求2所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，针对集群中第i个无人机设计的所述固定时间滑模面如下：

其中，α＞0，β＞0，1＜a₂＜2，a₂＝m/n，m，n是正奇数，a₁＞a₂。

5.根据权利要求2所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，根据下列公式计算第i个无人机的控制律：

其中，s_i表示固定时间滑模面，是集群中无人机绝对值的最大值，满足：

其中，τ为正常数。

6.根据权利要求1所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，包括：

所述无人机集群中的各架无人机均装备有IMU元件、磁罗盘和GPS，以测量获取各架无人机的位置、速度信息。

7.根据权利要求1所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，所述无人机集群中各架所述无人机间通过数传电台交互位置和速度信息。

8.根据权利要求1所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，所述无人机集群中各架所述无人机装备有响应控制输入的执行机构。

9.根据权利要求1所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，所述无人机集群中各架无人机之间存在双工通信。

10.根据权利要求1所述的基于固定时间滑模面的无人机集群协同跟踪方法，其特征在于，所述无人机集群中各架无人机在编队过程中分别跟踪各自的虚拟领航机。