申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2024-01-23

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN117608318B

主分类号：G05D1/46

分类号：G05D1/46;G05D1/622

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2024.03.15#实质审查的生效;2024.02.27#公开

摘要：本发明提供了一种基于仿鸟类趋光性的无人机编队避障控制方法及系统，涉及无人机集群控制技术领域，方法包括：获取当前时刻下各无人机的位置和速度、周边障碍物的位置和速度、以及目标物的位置；利用根据人工势场模型结合鸟类趋光飞行的特性所预先建立的趋光性避障模型，根据当前时刻下无人机的位置和速度、各邻居无人机的位置和速度、周边各障碍物的位置和速度、以及目标物的位置，得到无人机的趋光避障控制律，据此对无人机的控制模型进行更新，得到无人机下一时刻的速度和位置。本发明基于鸟类趋光特性改进后的人工势场法可以更好地确保无人机编队寻找可机动飞行路线，显著提高了无人机编队在复杂和非确定性环境下的避障性能。

主权项：1.一种基于仿鸟类趋光性的无人机编队避障控制方法，无人机编队包括若干架无人机；其特征在于，所述无人机编队避障控制方法包括以下步骤：获取各无人机当前时刻的位置、各无人机当前时刻的速度、各无人机周边各障碍物当前时刻的位置、各无人机周边各障碍物当前时刻的速度和目标物的位置；针对任意一架无人机，利用无人机编队的趋光性避障模型，根据无人机当前时刻的位置、无人机当前时刻的速度、无人机各邻居无人机当前时刻的位置、无人机各邻居无人机当前时刻的速度、无人机周边各障碍物当前时刻的位置、无人机周边各障碍物当前时刻的速度和目标物的位置，得到无人机的趋光避障控制律；所述趋光性避障模型为将无人机编队的人工势场模型与无人机编队的趋光性模型结合后得到的模型；所述邻居无人机为无人机编队中与所述无人机相邻的无人机；所述人工势场模型为根据无人机编队中各无人机的控制模型构建得到的模型；所述趋光性模型为模仿鸟类趋光飞行的特性建立得到的模型；所述无人机编队包括一架领导无人机和若干架跟随无人机；所述人工势场模型包括任意两架无人机之间的势场函数、无人机和障碍物之间的势场函数、以及无人机和导航项之间的势场函数；所述导航项为无人机跟随的目标，所述领导无人机的导航项为目标物，所述跟随无人机的导航项为所述领导无人机；任意两架无人机之间的势场函数如下式所示： ；其中，表示无人机和无人机之间的势场函数，qi代表标号为i的无人机的位置，qj代表标号为j的无人机的位置，qij为标号为i的无人机与标号为j的无人机的间距，qij=qi-qj,i≠j，d为两架无人机的期望间距，||·||σ为σ范数，为机间避障函数，s为积分变量，ds表示对s求积分，rα为无人机的引力距离；机间避障函数如下式所示： ；其中，z为正常数，η∈0,1，hα代表机间避障函数的自变量；无人机和障碍物之间的势场函数如下式所示： ；其中，为无人机和障碍物之间的势场函数，代表标号为i的无人机和障碍物ok的间距，代表障碍物ok的位置，，为机障避障函数，ro为无人机的排斥半径；机障避障函数如下式所示： ；其中，ho代表机障避障函数的自变量；无人机和导航项之间的势场函数如下式所示： ；其中，为无人机和导航项之间的势场函数，qit为标号为i的无人机和导航项的间距，qt代表导航项的位置，qr为无人机与导航项的期望间距；根据所述趋光避障控制律，对所述无人机的控制模型进行更新，得到所述无人机下一时刻的速度以及所述无人机下一时刻的位置。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 基于仿鸟类趋光性的无人机编队避障控制方法及系统

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