[發明專利]一種基于集群控制的無人機編隊方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201710964150.8
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107943067B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 孫明健;陳愛軍;王振華;沈毅;李儒雅;呂圣苗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

本發明實施例提供一種基于集群控制的無人機編隊方法、裝置及系統。所述方法包括：確定無人機的待測區域、無人機的探測半徑、無人機的數量N及N個無人機的初始位置；根據無人機的數量N對第一待測區域進行分割，并計算第二待測區域的第一中心位置及第一速度信息；在獲取到無人機到達第一中心位置的信息后，若N個無人機的所述第一探測半徑所覆蓋的區域的并集大于第一待測區域，則根據N個無人機的初始位置，將第二中心位置和第二速度信息的指令發送給相對應的N個無人機。通過本發明實施例一旦確定災害區域和飛行器能夠探測的區域半徑，不需要人為確定加入的無人機的數目，有效地提高了飛行器在災害救援中的自主性。

技術領域

本發明實施例涉及集群控制技術領域，具體涉及一種基于集群控制的無人機編隊方法、裝置及系統。

背景技術

近年來，無人機技術作為一個迭代周期短、發展速度快的領域，成為世界各國的研究重點。在多無人機協同任務自組織系統中，無人飛行器作為通信網絡節點進行信息交互。通過集群算法，各個無人機能夠自主完成基本行為和簡單任務。當面臨需要協作的任務時，無人飛行器把任務信息和資源需求發布到由各無人飛行器組成的集群網絡上，各無人飛行器可以根據自身當前任務和資源情況予以響應。這樣多無人機系統就通過確定無人機之間在物理、邏輯上的信息與控制關系實現了相互間的協同。

在災害現場，災害救援無人機編隊能夠解決有限空間內多無人機之間的沖突問題，也就是在一定區域內的無人機能夠避開同類障礙，保持良好有序的空中交通。此外，目前無人機的通信模式仍然以單機與地面通信方式為主，信息傳輸仍然是集中式的。去中心化的災害救援無人機編隊能夠利用自組網技術實現無人機之間信息的高速共享，同時提高集群的抗故障與自愈能力。但是在這種去中心化的控制模式下，在使用的過程中，無人機無法對災害區域進行全面覆蓋，或者，如果全面覆蓋，需要更多數量的無人機，造成資源的浪費。因此，如何合理分配無人機的數量，并且可以對受災區域進行全面覆蓋是急需解決的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明實施例提供了一種基于集群控制的無人機編隊方法、裝置及系統。

第一方面，本發明實施例提供一種基于集群控制的無人機編隊方法，包括：

確定無人機的待測區域、無人機的探測半徑、無人機的數量N及N個無人機的初始位置；

根據所述無人機的數量N對所述第一待測區域進行分割，并計算每個分割后的第二待測區域的第一中心位置及飛往所述中心位置的第一速度信息，其中，所述第一待測區域為所述待測區域按第一比例縮小后的區域，第一探測半徑為所述無人機的探測半徑按所述第一比例縮小后的半徑；

在獲取到無人機以所述第一速度信息到達所述第二區域的第一中心位置的信息后，若N個無人機的所述第一探測半徑所覆蓋的區域的并集大于所述第一待測區域，則根據所述N個無人機的初始位置，將所述N個無人機對應的所述第二中心位置和第二速度信息的指令發送給相對應的所述N個無人機，其中，所述第二中心位置是將所述第一中心位置按照所述第一比例計算得到的，所述第二速度信息是根據所述第一速度信息按照所述第一比例計算得到的。

第二方面，本發明實施例提供一種基于集群控制的無人機編隊裝置，包括：

確定模塊，用于確定無人機的待測區域、無人機的探測半徑、無人機的數量N及N個無人機的初始位置；

計算模塊，用于根據所述無人機的數量N對所述第一待測區域進行分割，并計算每個分割后的第二待測區域的第一中心位置及飛往所述中心位置的第一速度信息，其中，所述第一待測區域為所述待測區域按第一比例縮小后的區域，第一探測半徑為所述無人機的探測半徑按所述第一比例縮小后的半徑；