[發明專利]臨近空間平臺面向任務編隊組網分布式協同飛行控制方法

有效

• 申請號: 201811078712.X
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109510655B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 李智斌;黃宛寧;周江華;苗景剛;趙春陽;李蕊
• 申請（專利權）人: 山東科技大學;中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;B64B1/40;B64B1/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

1.一種臨近空間平臺面向任務編隊組網分布式協同飛行控制方法，包括：

確定多個在編臨近空間平臺目標優化的約束條件，所述約束條件包括：

覆蓋質量的動態變化，包括覆蓋范圍、覆蓋對象的分級和路徑損耗，具體包括，將覆蓋范圍內不同位置的通信功率同參考值相比作為通信覆蓋能力評價的相乘因子，對多個臨空平臺覆蓋的情形進行疊加，對每個監視對象按面積元積分以后再除以其面積作為相應的平均覆蓋質量，并用對象級別作為加權值求和以及按路徑損耗進行區分，作為對覆蓋質量的總體評價；

在編臨近空間平臺組網通信的品質變化，在平臺編隊的動態拓撲圖中，通過各平臺的實際位置測量估計值求出每個平臺同其前后相鄰平臺之間的距離，將這個距離的通信品質同最佳通信品質相比作為加權因子，得到該平臺在臨空通信網絡中的通信品質評估值；對在編各平臺的通信品質評估值求和，得到整個臨近空間通信網絡的效能評估；

多平臺軌跡及其風場影響變化，將各平臺最近的軌跡同所經歷環境風場擾動情況進行對比，對其利用/抵抗風場擾動情況進行評估；

接收在編臨近空間平臺反饋的輸入、輸出數據；以及

基于所述約束條件及所述在編臨近空間平臺反饋的輸入、輸出數據控制在編臨近空間平臺的功能切換、載荷分配，將所述多個在編臨近空間平臺的輸入-輸出反饋數據作為反映平臺能力的協調因素，在效能更優-代價更小之間進行折中選擇下達決策命令給各個平臺在編臨近空間平臺，所述決策命令包括保持當前狀態或向某個新的具體目標規劃和機動，具體包括：

S1，通過多平臺目標優化分解、反饋協調與功能切換（1A）獲得期望駐留目標位置，選擇軌跡空間并進行立方體網格劃分，所述軌跡空間包括期望駐留位置和范圍；

S2，分別以每個當前立元為輸入、其相鄰立元為輸出，利用對環境大數據變化的預測，計算經過某個時間間隔到達每個相鄰網格的概率，所述用對環境大數據變化的預測包括高斯過程估計算法；

S3，基于馬爾科夫決策過程在整個軌跡空間內進行路徑規劃，根據路徑規劃進行實際控制，并根據實際控制結果與規劃結果的滾動累計進行獎懲，以影響后續規劃和控制；

S4，根據實際控制結果對環境大數據進行增強更新；

其中，所述臨近空間平臺包括超壓氣球和/或動力飛艇；

所述多平臺目標優化分解、反饋協調與功能切換（1A）具體包括依據分級對象動態覆蓋性能變化、臨空信息網絡通信質量變化和多平臺軌跡及其風場影響變化進行多平臺目標優化分解與功能切換；

臨近空間超壓氣球區域駐留及載荷指向控制（1B）接收所述多平臺目標優化分解、反饋協調與功能切換（1A）下達的規劃決策目標以及分配的載荷任務，并反饋輸入-輸出數據至所述多平臺目標優化分解、反饋協調與功能切換（1A）；和/或

臨近空間動力飛艇定點/機動及載荷指向控制（1C）接收所述多平臺目標優化分解、反饋協調與功能切換（1A）下達的規劃決策目標以及分配的載荷任務，并反饋輸入-輸出數據至所述多平臺目標優化分解、反饋協調與功能切換（1A）。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，基于所述約束條件及所述在編臨近空間平臺反饋的輸入、輸出數據，根據任務模式控制在編臨近空間平臺的功能切換、載荷分配。