[發明專利]基于二次聚類的多目標通信無人機的巡航編隊規劃系統

有效

• 申請號: 202010030058.6
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111240355B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 吳立剛;孫光輝;劉健行;付金宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 于歌

1.基于二次聚類的多目標通信無人機的巡航編隊規劃系統，所述系統包括地面通信接收基站，其特征在于，所述系統還包括無人機通訊系統(1)和無人機編隊巡航系統(2)，

無人機編隊巡航系統(2)包括中央控制模塊(2-1)、基站聚類分析模塊(2-2)和無人機路徑規劃模塊(2-3)，

無人機通訊系統(1)設置在無人機上，

中央控制模塊(2-1)，用于存儲每個無人機待傳輸的數據和存儲每個無人機與地面通信接收基站進行通訊的基站帶寬，根據基站帶寬和內部設計的通訊校驗系統得到通訊距離內能夠傳輸的數據量，根據該數據量調節無人機的飛行速度；還用于存儲地形狀況；

無人機路徑規劃模塊(2-3)，用于根據每個地面通信接收基站的坐標，得到總巡航路程，利用總巡航路程除以一個無人機的續航里程，得到需要使用的無人機數量；還用于采用蟻群算法和根據各組的樣本點對每臺無人機規劃巡航路程；

基站聚類分析模塊(2-2)，用于利用聚類分組算法將地面通信接收基站的坐標分成M組樣本點，使M值等于無人機數量，若M臺無人機中有m臺無人機未能完成各自組內的巡航路程，且m臺無人機每組的巡航路程續航里程*(15％+1)，則將m組中每組內的樣本點平均分成兩組，且兩組各用一臺無人機完成規劃的巡航路程，若M臺無人機中有m臺無人機未能完成各自組內的巡航路程，且m臺無人機每組的巡航路程續航里程*(15％+1)，則將m組中每組內的N個樣本點聚類成N-1個樣本點，然后通過無人機路徑規劃模塊(2-3)獲得聚類后的該組巡航路程，判斷該組內無人機的續航里程是否小于聚類后該組巡航路程，如果是，則將N個樣本點聚類成N-2個樣本點，直至無人機路徑規劃模塊(2-3)根據聚類后的樣本點得到的巡航路程小于續航里程，如果否，則按照聚類后該組巡航路程進行巡航；

無人機通訊系統(1)，用于通過中央控制模塊(2-1)接收巡航路程和飛行速度控制無人機飛行，同時接收中央控制模塊(2-1)內存儲的每個無人機待傳輸的數據，使每個無人機將待傳輸的數據全部傳輸給地面通信接收基站；還用于采集中央控制模塊(2-1)的地形狀況，結合實時采集到的無人機飛行環境信息，調整飛行姿態。

2.根據權利要求1所述的基于二次聚類的多目標通信無人機的巡航編隊規劃系統，其特征在于，無人機通訊系統(1)包括導航及航線控制模塊(1-1)、信息存儲模塊(1-2)、飛行控制模塊(1-3)、雷達通信模塊(1-4)、陀螺儀傳感器(1-5)、溫濕度傳感器(1-6)、氣壓高度測量模塊(1-7)和卡爾曼濾波模塊(1-8)，

導航及航線控制模塊(1-1)，用于實時采集無人機的位置信息，將該信息反饋給中央控制模塊(2-1)；

信息存儲模塊(1-2)，用于從中央控制模塊(2-1)接收待傳輸的數據進行存儲，并將該數據傳輸給地面通信接收基站；

飛行控制模塊(1-3)，用于接收中央控制模塊(2-1)的飛行姿態和飛行速度，控制無人機飛行；

雷達通信模塊(1-4)，用于無人機之間的信號互傳；

陀螺儀傳感器(1-5)，用于實時測量無人機的加速度，將該信息反饋給中央控制模塊；

溫濕度傳感器(1-6)，用于實時測量飛行過程中的溫度和濕度信息，將該信息反饋給中央控制模塊(2-1)；

氣壓高度測量模塊(1-7)，用于實時測量飛行過程中的氣壓和高度信息，將該信息反饋給中央控制模塊(2-1)；

卡爾曼濾波模塊(1-8)，用于對導航及航線控制模塊(1-1)、信息存儲模塊(1-2)、陀螺儀傳感器(1-5)、溫濕度傳感器(1-6)和氣壓高度測量模塊(1-7)采集到的信號傳給中央控制模塊(2-1)的信息進行濾波。

3.根據權利要求2所述的基于二次聚類的多目標通信無人機的巡航編隊規劃系統，其特征在于，所述系統還包括無人機通信傳輸模塊(3)，

無人機通信傳輸模塊(3)設置在無人機上，

無人機通訊系統(1)通過無人機通信傳輸模塊(3)分別與中央控制模塊和地面通信接收基站進行通訊。