[發明專利]一種無中心環境下無人機協同模擬平臺的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201010125465.1
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN101819439A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 覃征;邢劍寬;周昊;陳晨;朱明建;唐淑艷;范同順
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及計算機智能控制技術領域，尤其是涉及一種無中心環境下無人機協同模擬平臺的控制方法及其系統。?

背景技術

目前國內已有的關于無人機的模擬仿真平臺都是以對無人機飛行控制的模擬為主。主要分為兩類：一是精確模擬無人機飛行狀態。即此類模擬器完全模擬無人機的飛行控制系統、環境系統、動力系統、武器系統等。此類模擬器一般用于工程人員了解無人機的飛行特性，也可以用于飛機控制人員訓練如何利用無人機執行任務。此類系統以開源的FlightGear和波音公司的航空模擬器為代表。二是模擬無人機的指揮作戰系統。即對現有的指揮系統進行模擬。而現有的指揮系統是由指揮中心控制無人機執行任務，并不存在無人機自行協同的問題。這種模擬系統一般也不僅僅針對無人機開發，而是針對各種兵種和裝備。此類系統以軍隊內部使用的軍事指揮推演系統為代表。首先根據飛行動力學和氣動學對無人機的運動進行建模，再通過引入一個虛擬的地面控制中心向參與模擬的無人機提供飛行策略，并在其控制之下實現對單個無人機或無人機編隊飛行過程的模擬。?

而當前對無人機技術的研究熱點趨向于離散化和智能化，即一組分布式的自主無人機節點如何在無中心控制單元的條件下更有效地協同完成預定任務。這是一個多智能體分布式協同決策的過程，上述有中心控制節點式的模擬仿真平臺顯然不適用于此種情形。因此需要一種模擬仿真平臺能將模擬的重點由無人機的物理特性轉到算法層上來，并能通過直觀的形式對算法進行模擬和評估，以確定其在實際情況下的可行性及可能的改進措施。?

發明內容

為了解決無中心環境下無人機協同作戰的模擬平臺的控制問題，本發明提出了一種新的無中心環境下無人機協同模擬平臺的控制方法。該方法利用無中心元組空間進行通訊，實現無人機自主協同。?

為達到上述目的，本發明提供了如下所述的技術方案。一種無中心環境下無人機協同模擬平臺的控制方法，包括如下步驟：?

A1)根據模擬配置文件建立模擬環境；?

A2)根據所述的模擬配置文件設置無人機的狀態；?

A3)啟動無人機，利用無中心節點的元組空間通信，技術定時采集所有無人機的狀態數據；?

A4)中止無人機的運行，將采集到的所有無人機的狀態數據以幀的形式傳輸至界面層；

A5)通過所述界面層來演示整個模擬過程。?

在本發明的一個實施例中，所述步驟A1)中的模擬配置信息通過配置文件編輯和通過界面層進行輸入的方式之一，用來指定敵我雙方無人機的數量、采用的協同算法以及初始化狀態信息。?

在本發明的另一個實施例中，所述步驟A1)中的建立模擬環境通過控制臺進行操作，包括初始化每個參與模擬的無人機、設置執行任務時所采用的協同算法以及設置禁飛區信息。?

在本發明的另一個實施例中，所述協同算法包括任務分配算法、路徑規劃算法。?

在本發明的另一個實施例中，所述步驟A3)包括如下步驟：?

A31)判斷模擬是否結束，如果是，則進入所述步驟A4)；如果否，則進入步驟A32)；?

A32)判斷所述無人機是否被擊毀，如果是，則進入所述步驟A4)；如果否，則進入步驟A33)；?

A33)若所述無人機滿足繼續運行的條件，則進入決策階段；?

A34)通過所述步驟A33)，為無人機確定任務目標后，無人機進入運動階段。?

在本發明的又一個實施例中，所述步驟A33)包括如下步驟：?

A331)向周圍廣播本無人機的當前位置信息；?

A332)收集周圍臨近的友機和敵機信息；?

A333)根據策略進行任務分配。?

在本發明的又一個實施例中，所述步驟A34)包括如下步驟：?

A341)確定無人機是否已到達執行任務的目的地，如果是，則結束運動，否則進入步驟A342)；?

A342)判斷無人機是否到達巡航點，如果是，則規劃巡航飛行路徑，否則根據當前位置和目標點，規劃飛行路徑；?

A343)無人機按照規劃的飛行路徑運動；?

A344)判斷飛行周期是否結束，如果是，則結束運動，否則進入步驟A345)；?

A345)驗證當前路徑是否有效，如果是，則進入步驟A346)，否則返回所述步驟A341)；?

A346)繼續模擬飛行，計算并更新自己的位置信息；?