[發(fā)明專利]一種無人機(jī)集群空基回收方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111219074.0
• 申請(qǐng)日: 2021-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN114020010B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王祥科;趙述龍;王齊鵬;賀光;喻煌超;肖乃經(jīng);易豐;尹棟;鄭鍇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 趙琴娜

本發(fā)明公開了一種無人機(jī)集群空基回收方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)，通過確定回收裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的姿態(tài)角度和高度值，并根據(jù)該姿態(tài)角度和高度值，計(jì)算出載機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，再通過構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的無人機(jī)集群飛行軌跡，能夠一次性控制多架無人機(jī)進(jìn)行回收。本發(fā)明通過約束載機(jī)飛行軌跡和統(tǒng)一無人機(jī)集群的飛行軌跡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無人機(jī)集群的快速精準(zhǔn)回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無人機(jī)集群空基回收方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)

近幾年來，無人機(jī)集群戰(zhàn)術(shù)作為一種全新、顛覆式的理想作戰(zhàn)模式受到各國(guó)軍方的重視，它以智能集群技術(shù)為核心，將單機(jī)薄弱的作戰(zhàn)能力通過無人機(jī)的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)系起來，構(gòu)建成為一種具有低成本、抗打擊能力強(qiáng)、作戰(zhàn)模式多樣化的新型作戰(zhàn)體系。

為了降低作戰(zhàn)成本，對(duì)無人機(jī)集群回收是使用無人機(jī)集群系統(tǒng)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段無人機(jī)的回收方式主要有陸基回收和空基回收。陸基回收對(duì)地面環(huán)境要求苛刻，在實(shí)際戰(zhàn)爭(zhēng)中往往沒有合適的回收區(qū)域，而空基回收對(duì)地面環(huán)境要求很低。

對(duì)于空基回收，回收方式大致分為兩種，一種為撞線回收方式，該方式要求回收過程中無人機(jī)上某處安裝的掛鉤與提前設(shè)置好的阻攔繩實(shí)現(xiàn)完美對(duì)接。另一種為撞網(wǎng)回收方式，該方式是一種精確的低損傷回收方式，其核心技術(shù)在于指引無人機(jī)精準(zhǔn)地向回收網(wǎng)減速飛行，并將無人機(jī)的動(dòng)能柔和地吸收掉。然而，上述空基回收方式，一方面無法給回收裝置提供一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行軌跡，不利于無人機(jī)的回收；另一方面無法協(xié)同無人機(jī)集群的飛行軌跡，需要一架一架地回收無人機(jī)，回收效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。為此，本發(fā)明提出一種無人機(jī)集群空基回收方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)，能夠穩(wěn)定高效地一次性回收多架無人機(jī)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種無人機(jī)集群空基回收方法，包括以下步驟：

通過載機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算使回收裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)行的姿態(tài)角度和高度值，并基于所述姿態(tài)角度和高度值，對(duì)所述載機(jī)的飛行軌跡進(jìn)行約束；

統(tǒng)一所述無人機(jī)集群的飛行軌跡，并控制所述無人機(jī)集群朝所述回收裝置飛行。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，至少具有如下技術(shù)效果：

空基回收的設(shè)備通常由載機(jī)和回收裝置組成，回收裝置通過載機(jī)牽引著移動(dòng)，所以回收裝置不具備很高的自由度，它的運(yùn)行軌跡受載機(jī)運(yùn)行軌跡的影響，先確定回收裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的姿態(tài)角度和高度值，根據(jù)該姿態(tài)角度和高度值，計(jì)算出載機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，載機(jī)以該軌跡運(yùn)行就能實(shí)現(xiàn)回收裝置的穩(wěn)定運(yùn)行；無人機(jī)集群的數(shù)量很多，控制系統(tǒng)一架一架的控制無人機(jī)朝回收裝置飛行，回收效率低下，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的無人機(jī)集群飛行軌跡，能夠一次性控制多架無人機(jī)進(jìn)行回收。本發(fā)明實(shí)施例通過約束載機(jī)飛行軌跡和統(tǒng)一無人機(jī)集群的飛行軌跡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無人機(jī)集群的快速精準(zhǔn)回收。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述載機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程，包括：

其中，所述x_m、所述y_m、所述z_m為所述載機(jī)的坐標(biāo)，所述V為載機(jī)速度，所述為航跡方位角，所述γ為航跡傾斜角，所述L為升力，所述D為阻力，所述M為載機(jī)質(zhì)量，所述u_t為發(fā)動(dòng)機(jī)推力，所述u_n為載荷系數(shù)，表達(dá)式為(/Mg)，所述為傾斜角，所述為作用在載機(jī)上纜繩拉力在航跡坐標(biāo)系下的表示，所述w_x、所述w_y、所述w_z為定常風(fēng)在地理坐標(biāo)系下的分量表示。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述統(tǒng)一無人機(jī)集群的飛行軌跡，包括步驟：通過所述無人機(jī)集群中無人機(jī)的參數(shù)構(gòu)建統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)模型，并基于所述動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建所述無人機(jī)集群的飛行軌跡；設(shè)計(jì)所述無人機(jī)集群的期望軌跡，計(jì)算所述飛行軌跡和所述期望軌跡中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的相對(duì)位姿；調(diào)節(jié)所述無人機(jī)集群的飛行軌跡，使所述相對(duì)位姿收斂至零。