[发明专利]四旋翼机组的三维操纵

摘要

描述了一种用于朝向目标位置控制至少两个飞行载具的飞行轨道的系统和方法。该系统包括至少两个飞行载具，具有机载惯性测量单元，用于确定和更新至少两个飞行载具的方位、角速度、位置和线速度；运动捕捉系统，用于检测至少两个飞行载具中的每个的当前位置和速度；以及基础控制器，所述基础控制器与运动捕捉系统通信，并且与多个飞行载具通信。基础控制器对于每个飞行载具使用分段多项式平滑函数、应用加权因数以及实施重叠约束以预定时间间隔计算最佳轨道路径。

主权项

一种用于朝向目标位置和方位控制至少两个飞行器的状态的轨道生成方法，所述方法包括以下步骤：确定所述飞行器的方位和角速度；通过控制所述飞行器的至少一个电机，控制所述飞行器的所述方位和角速度；确定每个所述飞行器的当前位置和速度；通过指定期望的方位和角速度以及所述至少一个电机所要求的净推力，控制每个所述飞行器的所述位置和速度；对于每个所述飞行器，通过使用分段平滑多项式函数，应用所述至少两个飞行器之间的相对成本加权因数，并且实施重叠约束，以预定时间间隔计算最佳单独的轨道路径，其中所述相对成本加权因数使得一些飞行器比其他飞行器遵循相对容易的轨道，或者基于用户偏好将飞行器区分优先次序；通过将所述飞行器建模为具有边长Ix、Iy和Iz的利用通用坐标系定向的矩形棱柱体，提供所述至少两个飞行器之间的碰撞避免，其中，所述边长Ix、Iy和Iz足够大，使得飞机能够翻转、倾斜和侧滑到任何角度并且待在所述棱柱体内；基于所计算的最佳轨道路径，将命令发送至每个所述飞行器，以单独控制它们的状态，使得这样的飞行器遵循所计算的最佳轨道路径，同时避免碰撞；以及更新每个所述飞行器的当前位置和速度。