[發明專利]約束條件下的大規模固定翼無人機集群編隊方法

有效

• 申請號: 202110183125.2
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112965525B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 胡光初;張瑞峰;翟慶剛;席偉
• 申請（專利權）人: 成都兩江前沿科技有限公司;中國人民解放軍空軍研究院航空兵研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

1.約束條件下的大規模固定翼無人機集群編隊方法，其特征在于，該方法包括：

根據接收到的任務指令，在機載通信設備覆蓋范圍有限制的約束條件下，基于自適應編隊算法進行固定翼無人機族群組隊；所述族群內有族首和成員兩種無人機身份；所述族群的族首對族群進行管理；所述族群的族首具備族群間通信權限和族內通信權限，所述族群的成員僅具備族內通信權限和族間偵聽權限；

根據接收到的任務指令，固定翼無人機族群的族首進行集群組隊和協同管理；所述自適應編隊算法包括：

進行固定翼無人機族群內部邏輯構建；

進行固定翼無人機族群密度控制，確定所述固定翼無人機族群的宏觀組織協同行為；構建的所述固定翼無人機族群內部邏輯為：

(1)族群結點數的最高上限M，族群內每一個固定翼無人機視為一個結點，持有獨立身份ID，一個結點能夠維護的“子鄰居”結點個數最大值為K；

(2)對于具有K個“子鄰居”結點關系的族群：至少存在一個族首“孤立”結點；否則除族首結點外的所有非邏輯低端結點的中間結點至少有個“鄰居”結點關系；任意結點最多K-1個維護“鄰居”，K個“子鄰居”關系；

(3)族群生成約束條件：以族首為“源結點”，其他成員逐步追加建立集群對稱結構，族首位于“邏輯”對稱結構中軸線上，軸線將族群分為左/右側兩大區域；族群內族首ID大于對稱軸左側成員ID，小于右側成員ID，結點的組成結構中規定各結點編號從左到右ID號從小到大；以族首所在軸線為中心，族群左右兩側結構深度之差不超過1；

(4)族群算法結構生成快，結構穩定，支持結點刪除和添加；

算法說明：在上述(1)—(3)項內容中，族群有M個固定翼無人機，即有M個ID編號；K為族群約定值，用于限制任意結點擁有的最大子結點個數；則族群的深度范圍為所述固定翼無人機族群密度控制的算法具體為：

以族首為參考中心，建立“東-北-地”右手坐標系，則可得到族群內的各固定翼無人機的位置關系函數為：

所述函數對應的密度約束條件為：

其中，Δδ為y軸向稀疏度控制因子，Δh為Z軸向高度差控制因子，L為x軸向稀疏度控制因子，定義x軸向為飛機頭朝向，逆時針方向θ∈(0～180°)為正方向，位于族首中心軸線左側，反之為負方向，位于族首中心軸線右側；P_N和P′_N為任意兩個固定翼無人機結點單元；r為固定翼無人機攜帶的通信范圍覆蓋半徑，L*W*H為固定翼無人機的幾何尺寸，k_P為坐標邏輯x、y水平面區域內密度系數因子，k_N為空間z軸向上的密度系數因子，且k_P和k_N為正整數值，在不同節點處值均不相等；為以0族首為參考P_N點的位置距離，為任意兩個固定翼無人機結點位置距離。

2.根據權利要求1所述的約束條件下的大規模固定翼無人機集群編隊方法，其特征在于，可選擇

3.根據權利要求1所述的約束條件下的大規模固定翼無人機集群編隊方法，其特征在于，該方法還包括：

按照所述固定翼無人機族群內部邏輯對所述族群進行增員；

增員過程中存在二義性沖突時，按照預設優先原則選擇最終構型。

4.根據權利要求1所述的約束條件下的大規模固定翼無人機集群編隊方法，其特征在于，按照所述固定翼無人機族群內部邏輯對所述族群進行末端節點位置減員：

若當前減員所在等效節點單元內“鄰居”節點關系數大于時，直接刪除當前減員節點即可；

若當前減員所在等效節點單元內“鄰居”節點關系數等于時，為了確保集群對象邏輯結構滿足編隊形態對稱性，即編隊的結構“平衡”：如果等效兄弟節點中“鄰居”節點關系數大于則去兄弟節點借成員；如果等效兄弟節點中“鄰居”節點關系數不大于則進行兄弟節點合并形成新的等效節點，原始兄弟現在互為“鄰居”關系。