申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2021-10-29

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN114115331B

主分类号：G05D1/695

分类号：G05D1/695;G05D109/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2022.03.18#实质审查的生效;2022.03.01#公开

摘要：本发明属于无人机任务规划技术领域，公开了一种多无人机多载荷协同侦察方法，根据给定的无人机数量、各载荷探测半径以及任务区域进行无人机离线航迹规划；在无人机巡航过程中，若有移动目标进入无人机载荷探测范围，无人机进行在线航迹规划，对目标持续跟踪，跟踪结束，返回原航迹继续巡航。本发明在不损失跟踪精度的前提下，通过考虑让执行侦察任务的无人机搭载不同功能特点的载荷，实现了一种全新的多无人机协同模式。使发现目标更快，完成任务用时大大缩短，任务执行效率得到明显提升。本发明中涉及到的区域划分算法、跟踪滤波算法等均不唯一，可以根据实际情况更换算法，而不影响本发明所提出的协同模式的效果。

主权项：1.一种多无人机多载荷协同侦察方法，其特征在于，所述多无人机多载荷协同侦察方法根据给定的无人机数量、各载荷探测半径以及任务区域进行无人机离线航迹规划；在无人机巡航过程中，若有移动目标进入无人机载荷探测范围，无人机进行在线航迹规划，对目标持续跟踪，跟踪结束，返回原航迹继续巡航；所述多无人机多载荷协同侦察方法，具体为：步骤一，执行侦察任务的无人机数量为N，N为偶数，搭载不同载荷无源定位雷达和有源定位雷达的无人机两两一组，分为N2个组，每组负责一个子任务区域的侦察工作，两架无人机处于同一经纬度位置，但巡航高度不同；其中，无源定位雷达的探测半径为R_passive，有源定位雷达的探测半径为R_active；步骤二，任务区域预处理，对任务区域进行划分，规划离线航迹；步骤三，无人机按照离线航迹进行巡航过程中，当发现目标时进行在线航迹规划；所述步骤二中，任务区域预处理，具体过程为：判断给定的多边形任务区域P是否为凸多边形，若P为凸多边形，则保持不变，若P为凹多边形，则将其转化为凸多边形；其中，多边形任务区域P以顶点坐标按逆时针顺序排列的形式给定，VP＝{vk,k＝1,2,...,m}，m表示多边形顶点个数；判断多边形区域P是否为凸多边形可通过计算每个顶点是否为凸点的方法进行判断；顶点v1、v2、v3的坐标分别为x1,y1、x2,y2、x3,y3，根据以下公式对向量和做叉乘：s＝x2-x1y3-y2-x3-x2y2-y1；当s＞0时，说明v2为凸点，不做处理；当s＜0时，说明v2为凹点，此时对多边形进行处理，去除点v2以及v1v2和v2v3两条边，直接将v1和v3连接并将v1v3作为一条新的边；所述步骤二中，对任务区域进行划分具体过程为：首先找出多边形P的“宽度”dw的方向，然后沿着与“宽度”方向垂直的方向利用二分法将其按面积等分为N2个子区域；所述“宽度”dw可以根据如下公式计算：dw＝min{d1,d2,...,dm}；其中，dii＝1,2,...,m表示多边形各个顶点到第i条边距离的最大值，可根据以下公式计算： 其中，表示多边形的顶点vj到第i条边的距离；所述“宽度”dw确定后，便能得到“宽度”经过的顶点vw以及与“宽度”方向垂直的多边形P的边Ew；可过vw作与Ew垂直的线段，与Ew交于点pF，对线段vwpF使用二分法，计算过二分点与Ew平行的直线切割出的多边形面积Areasub，直到停止二分；如此循环，划分出所有的子区域；其中，AreaP为多边形区域P的面积；所述步骤二中，规划离线航迹具体过程为：根据给定的每组无人机中侦察范围较大的无源定位雷达的探测半径R_passive采用“Z”型覆盖的方式规划出每组无人机的离线航迹，且航迹线与“宽度”方向垂直；所述按照与任务区域“宽度”垂直的方向进行区域划分进而规划离线航迹，可以保证无人机进行“Z”型覆盖时的转弯次数最少。

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