[發明專利]無人機集群環繞追蹤方法

有效

• 申請號: 201711071148.4
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107703970B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 毛瓊;李小民;張代兵;蘇立軍;路平;趙月飛;矯永康;杜占龍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 郝偉

1.一種無人機集群環繞追蹤方法，其特征在于，包括：

旋翼無人機個體獲取跟蹤目標信息和旋翼無人機個體預設范圍內其它旋翼無人機個體信息；所述跟蹤目標信息包括所述跟蹤目標的位置和任務規模的大小，所述旋翼無人機預設范圍內其它旋翼無人機個體信息包括探測區域和觀察區域內其它旋翼無人機個體的位置信息；

根據所述跟蹤目標信息建立所述跟蹤目標的光場模型；

根據所述跟蹤目標的光場模型，基于預設運動控制規則一控制旋翼無人機執行跟蹤目標的運動，使旋翼無人機個體產生相應的行為動作指令；根據所述旋翼無人機探測區域和觀察區域內其它旋翼無人機信息，基于預設運動控制規則二，控制旋翼無人機執行調整間距的運動，使旋翼無人機個體產生相應的行為動作指令；

根據所述行為動作指令，結合旋翼無人機個體的狀態信息生成旋翼無人機可直接執行的期望控制指令信號，控制旋翼無人機的運動；

重復執行預設運動控制規則一和預設運動控制規則二，直至追蹤過程結束。

2.如權利要求1所述的無人機集群環繞追蹤方法，其特征在于，所述跟蹤目標的光場模型具體為：以所述跟蹤目標所在位置為光場的中心，光場中心的光強度根據任務的規模進行設計，光強度值與任務規模的大小成正比，光場周圍位置的光強度值為光場中心位置的光強度值的千分之一與該位置到光場中心距離的平方的倒數值的乘積。

3.如權利要求1所述的無人機集群環繞追蹤方法，其特征在于，所述預設運動控制規則一具體為：

旋翼無人機個體i檢測所在位置的光強度；

當旋翼無人機個體i所在位置的光強度小于第一門限值且大于第二門限值時，搜索以旋翼無人機個體i所在位置為圓心和設定值R為半徑圍成的圓周區域中光強度最大值所在的位置，并將旋翼無人機個體i的運動方向調整為朝向所述光強度最大值所在的位置的方向；當旋翼無人機個體i機頭前方位置的光強度與旋翼無人機個體i所在位置的光強度的比值大于第二門限值與1之和時，控制所述旋翼無人機個體i向左或向右隨機旋轉預設角度以進行規避，并控制所述旋翼無人機個體i按照調整后的方向向前運動；當旋翼無人機個體i機頭前方位置的光強度與旋翼無人機個體i所在位置的光強度的比值小于或等于所述第二門限值與1之和時，對所述旋翼無人機個體i的運動方向進行預設范圍的隨機調整，并控制所述旋翼無人機個體i按照調整后的方向向前運動；所述第二門限值小于所述第一門限值；

在旋翼無人機個體i所在位置的光強度大于或等于第一門限值時，搜索以旋翼無人機個體i所在位置為圓心和設定值R為半徑圍成的圓周區域中光強度最小值所在的位置，并將所述旋翼無人機個體i的運動方向調整為朝向所述光強度最小值所在的位置的方向；在旋翼無人機個體i機頭前方的光強度與旋翼無人機個體i所在位置光強度的比值大于所述第一門限值與1之和時，控制所述旋翼無人機個體i向左或向右隨機旋轉預設角度以進行規避，并控制所述旋翼無人機個體i按照調整后的方向運動；在旋翼無人機個體i機頭前方的光強度與當前位置光強度的比值小于或等于所述第一門限值與1之和時，對所述旋翼無人機個體i的運動方向進行預設范圍的隨機調整，并控制所述旋翼無人機個體i按照調整后的方向向前運動；

在旋翼無人機個體i所在位置的光強度小于第二門限值時，對所述旋翼無人機個體i的運動方向進行預設范圍的隨機調整，并控制所述旋翼無人機個體i按照調整后的方向向前運動；

其中，所述將旋翼無人機個體i的運動方向調整為朝向所述光強度最大值所在的位置的方向對應第一行為標識，所述將旋翼無人機個體i的運動方向調整為朝向所述光強度最小值所在的位置的方向對應第二行為標識，所述控制旋翼無人機個體i向左或向右隨機旋轉預設角度以進行規避對應第三行為標識，所述對旋翼無人機個體i的運動方向進行預設范圍的隨機調整對應第四行為標識，所述控制旋翼無人機個體i按照調整后的方向向前運動對應第五行為標識。

4.如權利要求1所述的無人機集群環繞追蹤方法，其特征在于，所述根據旋翼無人機探測區域和觀察區域內其它旋翼無人機信息，基于預設運動控制規則二，控制旋翼無人機執行調整間距的運動具體為：

根據旋翼無人機個體的探測區域和觀察區域內的情況，基于所述預設運動控制規則二，控制旋翼無人機個體與鄰近旋翼無人機個體之間進行距離調整。