[發(fā)明專利]無人機集群飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法、無人機群及介質

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010050390.9
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111474949A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 吳沖;李澤鵬
• 申請（專利權）人: 一飛智控（天津）科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司 12103
• 代理人: 董光仁

1.一種無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法包括以下步驟：

第一步，輸入舞步文件，提取位置信息；

第二步，滑窗更新的舞步點，判斷是否滿足最大加速度限制；滿足最大加速度限制執(zhí)行第三步；不滿足則執(zhí)行第四步；

第三步，使用集群任務軌跡發(fā)生器對坐標做加速度和時間優(yōu)化；

第四步，判斷是否到達最后一窗的舞步點；是最后一窗的舞步點則結束；不是最后一窗的舞步點則返回第二步。

2.如權利要求1所述的無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法沒有環(huán)境風，V_air≈-V_real，給出動力學方程：

通過引入對位置導數(shù)的約束限制合推力T_sum的大小和變化率；其中，T_sum表示旋翼無人機的合推力，m表示旋翼無人機的質量，p表示無人機在導航系下的位置，g表示重力加速度，V_air是旋翼無人機相對于空氣的速度，V_real表示旋翼無人機實際速度用表示，旋翼無人機的加速度。

3.如權利要求1所述的無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法采用最小加速度軌跡規(guī)劃，用固定兩端的三階非均勻有理B樣條曲線合成那些不滿足飛行器動態(tài)的用戶輸入的航點。

4.如權利要求1所述的無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法固定三階非有理B樣條曲線采用發(fā)分段Bezier曲線，形式如下：

其中P表示控制點，n為控制點個數(shù)，u表示節(jié)點向量，角標3表示曲線的階次為3次，N_i,3表示在不同節(jié)點里的每個控制點的3次權重，控制點個數(shù)為n+1個，即P＝{P₀,P₁,…,P_n}，節(jié)點向量為m+1個，u＝{u₀,u₁,…,u_m}，階次為p＝3，其節(jié)點矢量中兩端節(jié)點的重復度為p+1，內節(jié)點重復度為p，有如下約束條件：

取B樣條的基函數(shù)為Cox-deBoor遞推公式：

將節(jié)點向量u作為路徑參數(shù)，那么與時間t的關系為：

用戶通過輸入給出一系列路徑參數(shù)D_u＝[d₀,d₁,…,d_n]^T和時間參數(shù)D_t＝[t₀,t₁,…,t_n]^T，利用最小加速度平滑插值最優(yōu)函數(shù)：

其中

5.如權利要求1所述的無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法的工具箱采用了脈沖限制兩點邊值問題求解器，利用bang-zero-bang控制思想切換脈沖產生被限制的軌跡狀態(tài)，使用的求解器：

通過七個運動段，其中每個運動段通過以下方式描述：

6.如權利要求5所述的無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述無人機集群的飛行可行路徑軌跡規(guī)劃方法的七個部分為加速度增加的加速段、加速度保持的加速段，加速度減小的加速段、勻速段、加速度增加的減速段，加速度保持的減速段、加速度減小的減速段，運動段描述如下：