[發明專利]一種固定翼集群隊形生成方法在審
| 申請號： | 202110678882.7 | 申請日： | 2021-06-18 |
| 公開（公告）號： | CN113433960A | 公開（公告）日： | 2021-09-24 |
| 發明（設計）人： | 陸嘉晨;鄭恩輝 | 申請（專利權）人： | 中國計量大學 |
| 主分類號： | G05D1/08 | 分類號： | G05D1/08;G05D1/10 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務所有限公司 33200 | 代理人： | 林超 |
| 地址： | 310018 浙江省*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 固定 集群 隊形 生成 方法 | ||
本發明公開了一種固定翼集群隊形生成方法。根據各個固定翼的當前位姿和會合點位姿和最小轉彎半徑，計算出Dubins曲線為最優Dubins路徑，根據最長的最優Dubins路徑的長度確定參考等長路徑長度和參考固定翼；搜索剩余各個固定翼的最優Dubins路徑達到參考等長路徑長度的最優半徑，以代替固定翼最小轉彎半徑重新獲得最優Dubins路徑；通過地速控制器控制沿最優Dubins路徑飛行到達會合點。本發明可快速進行規劃，在計算資源有限的平臺實現飛行控制，設置等長路徑和地速控制器減輕了固定翼速度分配的壓力，地速控制器，控制固定翼地速勻速，更好地實現了固定翼集群隊形生成。
技術領域
本發明屬于無人機技術領域的一種固定翼無人機飛行控制方法，尤其是一種利用地速分配和等長Dubins算法的固定翼無人機協同路徑規劃的方法。
背景技術
隨著無人機技術的發展，固定翼編隊在作戰中發揮的作用越來越多。固定翼編隊執行協同探測、偵察、作戰等任務的整體性相比單個無人機有了很大程度的提高。
而隊形生成是固定翼集群中的一個重要環節。在固定翼隊形生成過程中，固定翼一般會面臨風速的擾動，掉速和動力學約束等問題，所以對于多無人機隊形生成問題，目前尚無較好的解決方法。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，在有限的平臺計算資源，風速擾動和動力學約束下，快速規劃固定翼集群的路徑，并沿路徑進行速度動態分配，實現固定翼集群隊形生成。
為了克服上述問題，本發明提出了一種利用速度分配和等長Dubins算法實現固定翼集群隊形生成的方法。
為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：
步驟S1：實時獲取每架固定翼的當前位姿Ps，設定每架固定翼在固定翼集群上的會合點位姿Pf；位姿包括位置和姿態。
步驟S2：設置Dubins路徑計算模塊，根據各個固定翼的當前位姿Ps和會合點位姿Pf以及固定翼的轉彎半徑區間[RMIN，RMAX]，RMIN表示固定翼最小轉彎半徑，RMAX表示固定翼的最大轉彎半徑，通過Dubins路徑計算模塊計算出從固定翼的當前位姿Ps到會合點位姿Pf之間的Dubins曲線作為該固定翼的最優Dubins路徑，并選取所有固定翼的最優Dubins路徑中最長的一條最優Dubins路徑的長度作為參考等長路徑長度，參考等長路徑長度對應的固定翼作為參考固定翼；
步驟S3：Dubins路徑計算模塊中，根據固定翼的轉彎半徑區間[RMIN，RMAX]和參考等長路徑長度，搜索獲得除了參考固定翼以外的剩余各個固定翼的最優Dubins路徑在不同Dubins曲線類型下達到參考等長路徑長度所需的最優半徑R*，用最優半徑R*代替固定翼最小轉彎半徑RMIN回到步驟S2重新獲得剩余各個固定翼的最優Dubins路徑；
由此，將參考固定翼的最優Dubins路徑保持始終不變，其余固定翼的最優Dubins路徑進行優化重新設置。
步驟S4：設定每架固定翼的地速相同，通過地速控制器控制各個固定翼沿自身的最優Dubins路徑飛行移動，使得保持所有固定翼同時到達固定翼集群的會合點。
本發明中，布置各個固定翼集群在平行于地面的上空平面上進行飛行，固定翼在同一飛行高度上在平面進行集群隊形生成，飛行高度所在的平面上不具有障礙物。
所述步驟S3中，設置約束條件：
|Dubins(R*,Mode)-Lref|＜＝1m
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