[發明專利]一種無人機遙感組網冗余容錯控制方法

有效

• 申請號: 202110096576.2
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112859579B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 晏磊;趙紅穎;廖小罕;孫山林;姜凱文;楊明;李云;王勇;李國;趙海盟;吳賽;劉旭芳;尚可
• 申請（專利權）人: 北京大學;桂林航天工業學院
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

1.一種無人機遙感組網冗余容錯控制方法，其步驟包括：

1)無人機飛行控制地面站獲取無人機遙感組網中各無人機飛行的實時經緯度坐標和高度信息；其中無人機遙感組網包括一架領航無人機、N架跟隨無人機和M架跟隨冗余無人機；領航無人機和N架跟隨無人機作為觀測無人機；

2)通過收集到的經緯度和高度信息，計算各觀測無人機之間的距離，如果一架觀測無人機A與其相鄰一架或多架觀測無人機之間的距離超過設定的期望距離，則判定該觀測無人機A出現故障；

3)從所述無人機遙感組網中分離出現故障的觀測無人機A，并啟動一架所述跟隨冗余無人機a代替該觀測無人機A；然后控制該觀測無人機a的位置和航速、航向，完成編隊重構，繼續進行遙感觀測任務；

所述編隊重構包括：跟隨冗余無人機a保持相同航向加速向前飛行，通過地面站收集的無人機的經緯度坐標和高度信息，計算跟隨冗余無人機a與其他觀測無人機之間的距離，當跟隨冗余無人機a滿足設定的與其他觀測無人機之間的期望距離時完成容錯，跟隨冗余無人機a到達指定位置，開始以與領航無人機相同的速度飛行，由跟隨冗余無人機a代替觀測無人機A繼續執行遙感觀測任務；

所述無人機遙感組網包括一架領航無人機、2架跟隨無人機和2架跟隨冗余無人機；其中，領航無人機的位置坐標為P₁(X₁，Y₁，H₁)、編號為2的跟隨無人機位置坐標為P₂(X₂，Y₂，H₂)、編號為3的跟隨無人機位置坐標為P₃(X₃，Y₃，H₃)；當-k₀＜d(12)-L＜k₀、-k₀＜d(23)-L＜k₀并且-k₀＜d(13)-L＜k₀時，判定三架觀測無人機均正常飛行，無故障出現；其中，領航無人機與編號為2的跟隨無人機之間的距離為d(12)、領航無人機與編號為3的跟隨無人機之間的距離為d(13)、編號為2的跟隨無人機與編號為3的跟隨無人機之間的距離為d(23)，L為設定的期望距離，k₀為無人機之間設定的閾值參數；

當[d(12)-L＞k₀或者d(12)-L＜-k₀]并且[d(23)-L＞k₀或者d(23)-L＜-k₀]時，判定編號為2的觀測無人機出現故障；當[d(23)-L＞k₀或者d(23)-L＜-k₀]并且[d(13)-L＞k₀或者d(13)-L＜-k₀]時，判定編號為3的觀測無人機出現故障；

當判定編號為2的觀測無人機出現故障時，步驟3)中，啟動一架編號為4的跟隨冗余無人機代替該編號為2的觀測無人機；然后控制該編號為4的跟隨冗余無人機，當-k₀＜d(14)-L＜k₀并且-k₀＜d(34)-L＜k₀時，編號為4的跟隨冗余無人機到達指定位置，開始以與領航無人機相同的速度飛行；其中，d(14)為領航無人機與編號為4的跟隨冗余無人機之間的距離，d(34)為編號為3的跟隨無人機與編號為4的跟隨冗余無人機之間的距離；

當判定編號為3的觀測無人機出現故障時，步驟3)中，啟動一架編號為5的跟隨冗余無人機代替該編號為3的觀測無人機；然后控制該編號為5的跟隨冗余無人機，當-k₀＜d(15)-L＜k₀并且-k₀＜d(25)-L＜k₀時，編號為5的跟隨冗余無人機到達指定位置，開始以與領航無人機相同的速度飛行；其中，d(15)為領航無人機與編號為5的跟隨冗余無人機之間的距離，d(25)為編號為2的跟隨無人機與編號為5的跟隨冗余無人機之間的距離。

2.一種無人機遙感組網冗余容錯控制方法，其步驟包括：

1)無人機飛行控制地面站獲取無人機遙感組網中各無人機的返回信息；其中無人機遙感組網包括一架領航無人機、N架跟隨無人機和M架跟隨冗余無人機；領航無人機和N架跟隨無人機作為觀測無人機；

2)根據每一無人機的具體任務對該無人機的返回信息進行判斷，如果一架觀測無人機A的返回信息與該觀測無人機A對應的設定條件不一致，則判定該觀測無人機A出現故障；

從所述無人機遙感組網中分離出現故障的觀測無人機A，并啟動一架所述跟隨冗余無人機a代替該觀測無人機A，完成編隊重構，以執行對應的具體任務；所述編隊重構包括：跟隨冗余無人機a保持相同航向加速向前飛行，通過地面站收集的無人機的經緯度坐標和高度信息，計算跟隨冗余無人機a與其他觀測無人機之間的距離，當跟隨冗余無人機a滿足設定的與其他觀測無人機之間的期望距離時完成容錯，跟隨冗余無人機a到達指定位置，開始以與領航無人機相同的速度飛行，由跟隨冗余無人機a代替觀測無人機A繼續執行遙感觀測任務；所述無人機遙感組網包括一架領航無人機、2架跟隨無人機和2架跟隨冗余無人機；當判定編號為2的觀測無人機出現故障時，步驟3)中，啟動一架編號為4的跟隨冗余無人機代替該編號為2的觀測無人機；然后控制該編號為4的跟隨冗余無人機，當-k₀＜d(14)-L＜k₀并且-k₀＜d(34)-L＜k₀時，編號為4的跟隨冗余無人機到達指定位置，開始以與領航無人機相同的速度飛行；其中，d(14)為領航無人機與編號為4的跟隨冗余無人機之間的距離，d(34)為編號為3的跟隨無人機與編號為4的跟隨冗余無人機之間的距離；當判定編號為3的觀測無人機出現故障時，步驟3)中，啟動一架編號為5的跟隨冗余無人機代替該編號為3的觀測無人機；然后控制該編號為5的跟隨冗余無人機，當-k₀＜d(15)-L＜k₀并且-k₀＜d(25)-L＜k₀時，編號為5的跟隨冗余無人機到達指定位置，開始以與領航無人機相同的速度飛行；其中，d(15)為領航無人機與編號為5的跟隨冗余無人機之間的距離，d(25)為編號為2的跟隨無人機與編號為5的跟隨冗余無人機之間的距離；所述設定條件為信息類型。