[發明專利]基于集群控制的多無人機協同目標監視控制方法

有效

• 申請號: 201811298179.8
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109491402B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 秦家虎;王帥;陳宇航;鄭景文;林奕爽
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本公開提供一種基于集群控制的多無人機協同目標監視控制方法，使N架無人機從其各自的初始位置，以任意初始速度出發，圍繞同一個圓心以不同的半徑做圓周運動，且達到穩定狀態時，N架無人機進入同步監視模式或平衡監視模式。本公開提供的基于集群控制的多無人機協同目標監視控制方法，能夠使多架無人機進行協同作業，增強巡視效果并提升系統可靠性。

技術領域

本公開涉及多無人機集群控制技術領域，尤其涉及一種基于集群控制的多無人機協同目標監視控制方法。

背景技術

采用無人機對某一固定目標進行繞飛具有廣泛的應用。在軍用領域，即可用于對敵方軍事目標的偵察監視，也可用于對我方人員的提供空中支援與保護；在民用領域，搭載圖像采集設備的無人機已廣泛應用于對電塔等目標的巡檢。若采用多個無人機繞某一固定目標以不同的半徑進行繞飛，這樣形成內環與外環，軍事上外環無人機可作為防御無人機，內環無人機用于實際工作，民用上外環也可作為內環無人機的備份與協助，提高系統可靠性與工作效率。

現有技術中的繞飛方案一般采用一架無人機對目標進行繞飛，或多架無人機編隊控制。

然而在實現本公開的過程中，本申請發明人發現，采用一架無人機對目標進行繞飛，其工作效率與系統可靠性遠遠低于多架無人機繞飛，此外，該方案中大多是通過工作人員手動遙控，即使有少量的自動化巡視方案，其自主化程度也不高；多無人機編隊控制雖然是多無人機協同自主飛行，但其編隊形式大多是三角編隊等，即使有圓周編隊也無法實現對無人機相位(航向角)的協同控制，即無法實現讓所有無人機做圓周運動的同時還能讓它們的相位保持同步狀態(所有無人機具有相同的航向角)或平衡狀態(所有無人機的航向角均勻的分布在一個圓周上)。

公開內容

(一)要解決的技術問題

基于上述技術問題，本公開提供一種基于集群控制的多無人機協同目標監視控制方法，以緩解現有技術中的無人機控制方案大多通過工作人員手動操控，自主化程度地，無法實現讓所有無人機做圓周運動的同時還能讓它們的相位保持同步狀態或平衡狀態的技術問題。

(二)技術方案

本公開提供一種基于集群控制的多無人機協同目標監視控制方法，使N架無人機從其各自的初始位置，以任意初始速度出發，圍繞同一個圓心以不同的半徑做圓周運動，且達到穩定狀態時，N架所述無人機進入同步監視模式或平衡監視模式，N≥2，包括：

步驟A：建立目標方程，使所述目標方程求出極小值時N架所述無人機的相位達到期望的相位分布；

步驟B：求取該目標方程取得極小值過程中的下降方向；

步驟C：基于該下降方向，設計N架所述無人機的控制率；

步驟D：迭代計算所述控制率，將所述目標方程對應的控制率發送至N架所述無人機；

步驟E：重復步驟D，直至N架所述無人機終止監視模式。

在本公開的一些實施例中，所述步驟A中，所述目標方程由以下多個方程定義：