申请/专利权人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学

申请日：2024-01-29

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117647997B

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：2024.04.16#授权;2024.03.22#实质审查的生效;2024.03.05#公开

摘要：本发明属于无人路径规划领域，具体涉及了一种知识双向迁移的无人机协同航迹局部重规划的方法和系统，旨在解决现有的无人机路径规划对复杂动态的环境的应对能力不足，无法满足应对突发事件的实时性的问题。本发明包括：当检测到移动威胁源的粗位置和威胁值满足无人机角度避障判定条件时，基于无人机与任务点切面构建参考点空间，基于所述参考点空间，通过空间分离法获得多次分离空间，进而确定移动威胁源细位置；通过差分进化算法生成多条无人机分配初始方案并通过知识双向迁移方法获取无人机最优规划方案。本发明根据初始分配方案中收敛性较好的分配方案，提出了知识双向迁移的策略，提高了规划系统的规划效率。

主权项：1.一种知识双向迁移的无人机协同航迹局部重规划的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，获取每个无人机的位置，构建无人机离散模型；实时监测移动威胁源的粗位置和威胁值；步骤S2，基于所述无人机离散模型，构建无人机角度避障判定条件进而确定快速反应式避障策略，并设置约束条件和目标函数；所述无人机角度避障判定条件，具体为：当γt∈[0，π2时，若Lijt·Vijt＞0，判定第i个无人机和第j个无人机朝不同方向远离；当γt∈[π2，π时，若Lijt·Vijt≤0，判定第i个无人机和第j个无人机朝同一方向逼近，触发避障策略；设置安全距离： 表示任意时刻t第i个无人机与第j个无人机之间的安全距离，N表示无人机数量；所述快速反应式避障策略，具体为：根据无人机角度避障判定条件触发的快速反应式避障策略为：当所述安全距离满足时，表示无人机之间存在发生碰撞风险；设置在飞行过程中，每个无人机的控制规则相同且均处于具有惯性的飞行状态，任意两个无人机共同调整飞行角度之和γttotal： 设计第i个无人机的快速反应式避障策略为： ρ表示无人机航向控制因子： 当任意两个无人机的相对位置小于所述安全距离由第i个无人机的快速反应式避障策略改变原飞行轨迹直至满足安全距离；步骤S3，当检测到移动威胁源的粗位置和威胁值满足无人机角度避障判定条件时，基于无人机与任务点切面构建参考点空间，基于所述参考点空间，通过空间分离法获得多次分离空间，进而确定移动威胁源细位置；所述多次分离空间，其获得方法包括：步骤A1，构建与地面垂直的矩形空间作为参考点空间，参考点空间的两个相对的且与地面垂直的面记为第一切面和第二切面，第一切面的位置由无人机的位置确定，第二切面的位置任务点的位置确定，所述参考点空间为{参考点1，参考点2，…，参考点8}，参考点即为参考点空间的8个顶点；步骤A2，基于所述参考点空间，从参考点空间的较长边进行二分获得2个第一次分离空间： dis表示两个参考点之间的欧氏距离；步骤A3，根据移动威胁源的粗位置确定两个第一次分离空间的威胁值，判断移动威胁源所处的第一次分离空间；此时分离空间的次数n为2；步骤A4，选取移动威胁源所处的第n-1次分离空间，从第n-1次分离空间的较长边进行二分获得2个第n次分离空间：步骤A5，根据移动威胁源的粗位置确定两个第n次分离空间的威胁值，判断移动威胁源所处的第n次分离空间；重复步骤A4至A5直至无法继续分离或到达最大的划分次数；获得移动威胁源细位置；步骤S4，基于所述移动威胁源细位置，过当前无人机的位置构建寻路垂直切面，通过差分进化算法和在约束条件下生成满足目标函数和快速反应式避障策略的多条无人机分配初始方案；所述寻路垂直切面，具体包括：基于所述多次分离空间和移动威胁源细位置，过无人机当前位置和任务点位置做初始寻路垂直切面CutVertical＝[A，B，C，D]，确定关键节点keypoint；判断所述初始寻路垂直切面CutVertical＝[A，B，C，D]是否与移动威胁源细位置所处的第n次分离空间存在重叠；若存在重叠，则将移动威胁源细位置所处的第n次分离空间中距离所述初始寻路垂直切面CutVertical＝[A，B，C，D]最近的参考点作为阶段节点，以阶段节点将无人机当前位置和任务点位置划分为β个阶段，将第β个阶段节点作为第β个阶段的终点和第β+1个阶段的起点，构建多个寻路垂直切面；基于每个所述寻路垂直切面，构建可旋转坐标系O′x′y′z′，所述寻路垂直切面CutVertical＝[A，B，C，o′]在所述可旋转坐标系中变更旋转角度；步骤S5，基于所述多条无人机分配初始方案，通过知识双向迁移方法获取无人机最优规划方案，作为局部重规划路径。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 知识双向迁移的无人机协同航迹局部重规划的方法和系统

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