[發明專利]一種無人機集群編隊飛行控制方法、裝置及設備

在審

• 申請號: 202211476489.0
• 申請日: 2022-11-23
• 公開（公告）號: CN115857544A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 李巧萍;陳宇;馬正祥;常緒成;梁坤;劉超;楊晨鐸
• 申請（專利權）人: 鄭州航空工業管理學院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京潤捷智誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11831
• 代理人: 安利霞

1.一種無人機集群編隊飛行控制方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取預設目標隊形的隊形結構信息和所述預設目標隊形形成的預設時長；

根據所述預設目標隊形的隊形結構信息，確定無人機集群編隊中虛擬長機的飛行軌跡；

根據所述虛擬長機的飛行軌跡和所述預設目標隊形，確定所述無人機集群編隊中除所述虛擬長機以外的無人機中，每一個目標無人機的編隊控制器；

控制每一個目標無人機按照所述編隊控制器，在所述預設時長內，與所述虛擬長機形成所述預設目標隊形。

2.根據權利要求1所述的無人機集群編隊飛行控制方法，其特征在于，根據所述預設目標隊形的隊形結構信息，確定無人機集群編隊中虛擬長機的飛行軌跡，包括：

根據所述預設目標隊形的隊形結構信息和虛擬長機在所述預設目標隊形中的目標位置，確定無人機集群編隊中虛擬長機的飛行軌跡。

3.根據權利要求2所述的無人機集群編隊飛行控制方法，其特征在于，根據所述預設目標隊形的隊形結構信息和虛擬長機在所述預設目標隊形中的目標位置，確定無人機集群編隊中虛擬長機的飛行軌跡，包括：

通過方程：確定無人機集群編隊中虛擬長機的飛行軌跡；

其中，P₀＝(P_x,0,P_y,0,P_z,0)為虛擬長機在地球坐標系O_ex_ey_ez_e中的目標位置；

為P₀的矢量；

V₀＝(V_x,0,V_y,0,V_z,0)為虛擬長機在地球坐標系O_ex_ey_ez_e中的目標速度；

為V₀的矢量，U₀有界，且存在已知正常數δ使得||U₀||≤δ；

其中，g為重力加速度，e₃＝(0,0,1)^T表示地球坐標系中沿著O_ez_e軸方向的單位向量；

m₀表示虛擬長機的質量，Θ₀＝(φ₀,θ₀,ψ₀)^T表示虛擬長機的姿態角，φ₀為虛擬長機的轉滾角，θ₀為虛擬長機的俯仰角，ψ₀為虛擬長機的偏航角；

R₀(Θ₀)表示虛擬長機的機體坐標系到地球坐標系的轉換矩陣；

u_T,0表示虛擬長機的機旋翼旋轉產生的拉升力；

d_p,0表示虛擬長機的位置系統的綜合擾動。

4.根據權利要求1所述的無人機集群編隊飛行控制方法，其特征在于，根據所述虛擬長機的飛行軌跡和所述預設目標隊形，確定所述無人機集群編隊中除所述虛擬長機以外的無人機中，每一個目標無人機的編隊控制器，包括：

根據所述虛擬長機的飛行軌跡和所述預設目標隊形，確定所述無人機集群編隊中除所述虛擬長機以外的無人機中，每一個目標無人機位置系統的在第一時間段和第二時間段內的狀態觀測器、第三時間段內收斂的滑模面和在第四時間段內的滑模到達控制器；所述第一時間段、第二時間段、第三時間段以及第四時間段的總時長等于所述預設時長；

根據所述狀態觀測器、滑模面和滑模到達控制器，確定所述編隊控制器。