[發明專利]一種柵格尺度自適應的多無人機協同搜索方法

有效

• 申請號: 202110576471.7
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113311864B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 柴興華;陳彥橋;張小龍;雷耀麟;劉廈
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

1.一種柵格尺度自適應的多無人機協同搜索方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：設定待搜索的任務區域、無人機數量、無人機飛行速度、無人機初始位置、無人機搭載的搜索傳感器的覆蓋范圍，以及搜索任務的搜索重復率△D；所述任務區域為多邊形；無人機搭載的搜索傳感器的覆蓋范圍為，以無人機所在位置為中心，以固定長度D為直徑的圓形區域；△D＜D/4；

步驟2：以D-2△D為柵格邊長，以多邊形各頂點的最小x坐標分量和最小y坐標分量所組成的坐標為原點，將任務區域進行柵格化，并為每個柵格賦予任務狀態，任務狀態的初始值為0，表示該柵格未被搜索，若柵格被搜索過，則該柵格的任務狀態變為1；

步驟3：設定無人機之間的安全距離，若兩個無人機的間距小于安全距離，則產生相互斥力，斥力方向與兩架無人機之間的連線平行；若一無人機與任何其他無人機的間距均大于安全距離，則該無人機所受斥力為0；

步驟4：設定無人機搜索柵格模板，柵格模板為Size×Size的柵格群，Size≥3且Size為奇數；以無人機所處柵格為柵格模板的中心柵格，計算柵格模板內已搜索柵格及未搜索柵格的綜合權重矢量，并根據綜合權重矢量計算無人機所受的任務引力；綜合權重矢量為(ΔX,ΔY)，計算方式為：

式中，(X,Y)表示無人機所處柵格的位置，S_(X+m,Y+n)為(X+m,Y+n)位置柵格的任務狀態；

任務引力為(λ·ΔX,λ·ΔY)，其中，λ為引力增益系數，值由下式確定：

步驟5：計算無人機所受斥力和任務引力的合力，根據合力的方向，將無人機移動到下一個柵格；重復該步驟，直至所有柵格的任務狀態均為1。

2.根據權利要求1所述的一種柵格尺度自適應的多無人機協同搜索方法，其特征在于，步驟1中，D＝h/a，其中，h為無人機的飛行高度，a為無人機飛行高度與搜索傳感器探測范圍的比例因子。

3.根據權利要求1所述的一種柵格尺度自適應的多無人機協同搜索方法，其特征在于，步驟1中，

4.根據權利要求1所述的一種柵格尺度自適應的多無人機協同搜索方法，其特征在于，步驟3中，斥力的大小為：

式中，F_uav,i為無人機uav受到另一無人機i的斥力，L_i為無人機uav與無人機i之間的距離，L_safe為無人機之間的安全距離，η為斥力增益系數，表示無人機之間距離風險的大小程度，值由下式確定：

5.根據權利要求1所述的一種柵格尺度自適應的多無人機協同搜索方法，其特征在于，步驟5中，根據合力的方向，將無人機移動到下一個柵格的具體方式為：

在以無人機所處柵格為中心格的九宮格內，做中心格與周圍各格的中點連線，相鄰兩條中點連線構成一個等分角；接著做每一等分角的角平分線，相鄰兩條角平分線構成一個夾角，同時，相鄰兩條角平分線限定了圓周上的一個角度區間；根據合力落入的角度區間，將無人機移動到該角度區間對應夾角內的中點連線所連接的周圍格中，若這個周圍格不是任務區域的柵格，則無人機不做移動。