申请/专利权人：西安爱生技术集团公司;西北工业大学

申请日：2020-11-12

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN112363532B

主分类号：G05D1/46

分类号：G05D1/46;G05D1/695

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2021.03.05#实质审查的生效;2021.02.12#公开

摘要：本发明涉及一种基于QUATRE算法的多无人机同时起飞集结方法，采用模型预测控制模式结合长僚机模式实现无人机编队的飞行控制方法，将单架无人机在等待航线上起飞集结方法扩展成为多架无人机同时起飞集结方法。本发明采用多无人机同时起飞分组集结方式，该方法提高了起飞集结的速度，减少了无人机编队集结的时间和能耗。改进的QUATRE算法提高了算法的求解速度性能，为无人机编队实时性提供保障。

主权项：1.一种基于QUATRE算法的多无人机同时起飞集结方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1，依据下述公式建立无人机数学模型，获取无人机的运动方程；假设固定翼无人机的飞行过程中无侧滑及高度变化，速度由加速度和航迹方位角及航迹倾斜角控制，考虑在地面坐标系下无人机质心的运动方程，运用欧拉积分法对固定翼无人机的运动方程离散近似为： 式中，γ，χ分别为加速度、航迹方位角和航迹倾斜角；x，y，h分别为飞机质心位置在地面坐标系中的投影坐标；a，γ′，x′分别为加速度，航迹倾斜角速度和航迹方位角速度，dt为采样周期；取无人机i在k时刻的状态变量与控制变量为：Xik＝[xikyikhikγkγikxik]和Uik＝[aikχ′ikγ′ik]，此时无人机的运动方程即为：Xik+1＝fXik，Uik2步骤2：无人机小组组长起飞，无人机编队以起飞场地的跑道数为除数分成多个小组，使每个小组包含不大于跑道数的无人机数目；每个无人机小组分配一个组长，编队队长跟踪预设的圆形轨道，队长采用轨迹跟踪算法，逐渐向预设轨道移动并且最终跟随轨道；所述的轨迹跟踪算法具体如下：①通过设定的圆轨迹参数以及无人机位置，求得无人机在圆形轨迹上的投影点q；②偏移角度依据上述的投影点q和无人机位置在投影点q的偏移角度λ，求解得出此无人机在圆形轨迹上与投影点q偏移角度为λ的偏移采样点s；③依据无人机方向速度与无人机到偏移采样点s求得无人机速度方向与无人机到偏移采样点s的夹角ψ，将ψ带入式1求得无人机下一刻的控制量uik+1： uik+1＝[0，χ′k+1，0]3④控制量uik+1为无人机下一步轨迹跟踪控制量；步骤3：小组组员集结控制采用DMPC结构，依据QUATRE算法求解DMPC框架中的最优代价函数值，得到无人机起飞小组组员的集结控制量；所述的小组组员集结控制采用DMPC结构的运动方程可以表示为： 其中DMPC框架中的无人机小组组员的整体代价即是组员数目架无人机的代价加权和： 所述DMPC结构下的小组组员行为可以由每架UAV来联合描述，整个的小组组员运动方程可以表示为式4；式4中，为无人机编队在k时刻的状态向量和控制向量；在控制输入量已知时，即……和给定时，时刻k＝n*dt的编队状态可以根据式5递推出；编队中各个无人机是相对独立进行控制，无人机编队的整体代价即是组员数目架无人机的代价加权和，表示为式5；步骤4：依据步骤3得到的无人机起飞小组组员的集结控制量，无人机小组将在圆形轨道上完成对接，形成最终的无人机编队起飞集结队形。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安爱生技术集团公司;西北工业大学 一种基于QUATRE算法的多无人机同时起飞集结方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD