[發明專利]一種多無人機編隊避障的分布式協同尺度決策方法及裝置

在審

• 申請號: 202210484689.4
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN115033014A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 楊慶凱;張校禎;呂京碩;方浩;陳杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發明公開了一種多無人機編隊避障的分布式協同尺度決策方法及裝置，包括：建立障礙物信息到所述多無人機編隊中各個無人機的期望局部尺度的映射關系；基于所述期望局部尺度，構建平滑濾波器，所述平滑濾波器用于生成局部尺度避障策略；基于所述局部尺度避障策略，生成所述無人機編隊的分布式協同尺度決策，所述分布式協同決策用于向各個無人機指示一致性尺度參數。該方法只進行編隊的尺度變換，而無人機的相對方向不發生改變，有更強的智能性和適應性。

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，具體涉及一種多無人機編隊避障的分布式協同尺度決策方法及裝置。

背景技術

隨著機器人技術的發展，無人機逐漸走進人們的生活，航拍、快遞運輸、電網巡視等都有無人機的應用。對于由多個無人機構成的系統來說，編隊行為是一種很重要的協同行為，多無人機編隊技術已經被應用于區域監視、協同搬運、目標追蹤等場合，而障礙物在實際執行任務中是普遍會遇到的，因此，智能的避障方法對由多個無人機構成的系統十分重要。

近年來，編隊方法已經被學者們廣泛研究，有基于一致性、基于角剛性的編隊方法，也有基于仿射變換的編隊方法等等，這些方法能夠部分解決多無人機對期望隊形的跟蹤、保持問題。但是，如何設計期望隊形卻還缺乏研究，主要地，目前的期望隊形還是集中式的發布，特別是對于遇到障礙物避障、避障后的期望隊形、以及更適合多無人機的分布式的期望隊形生成方法還幾乎沒有相關研究，特別是實現定向的隊形變換，即只進行編隊的尺度變換，而無人機之間的相對方向不發生改變，這對于基于視覺的定位編隊是尤其重要的，但現有技術并沒有相關研究。

因此，針對這樣的問題，本發明提出一種多無人機編隊避障的分布式協同尺度決策方法及裝置。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種多無人機編隊避障的分布式協同尺度決策方法及裝置，能夠解決多無人機編隊避障、避障后的期望隊形、以及適合多無人機的分布式的期望隊形的生成的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的。

一種多無人機編隊避障的分布式協同尺度決策方法，包括：

步驟S1：獲取障礙物信息，在由多個無人機形成的多無人機編隊中，建立所述障礙物信息到所述多無人機編隊中各個無人機的期望局部尺度的映射關系，所述期望局部尺度是根據障礙物信息得到的未處理尺度，用于表征對應的無人機在編隊中占據的空間的縮放尺度；

步驟S2：基于所述期望局部尺度，構建平滑濾波器，所述平滑濾波器用于生成局部尺度避障策略；

步驟S3：基于所述局部尺度避障策略，生成所述無人機編隊的分布式協同尺度決策，所述分布式協同決策用于向各個無人機指示一致性尺度參數。

優選地，所述步驟S1，所述建立所述障礙物信息到所述多無人機編隊中各個無人機的期望局部尺度的映射關系，包括：

對所述多無人機編隊中各個無人機：

編號為i的無人機的生成向量場f_i＝[f_ix f_iy f_iz]^T，其中，i為無人機在所述多無人機編隊中的編號，1≤i≤num，num為所述多無人機編隊的規模，f_ix，f_iy，f_iz分別為向量場在x,y,z方向上的分量，T為轉置；

根據所述向量場，構建映射關系，所述映射關系為所述障礙物信息到期望局部尺度的對應關系：