申请/专利权人：中国电子科技集团公司第七研究所

申请日：2023-08-11

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN117170230B

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2023.12.22#实质审查的生效;2023.12.05#公开

摘要：本发明提供了一种垂直起降无人机群多模态轨迹生成方法，如下：建立各个工作模态对应的垂直起降无人机的微分平坦模型；初始化轨迹生成参数；确定无人机群任务规划结果与聚类中心；确定矢量圈半径与矢量圈位点；构建最优代价函数；得到最优轨迹生成矩阵；计算相应工作模态下的最优轨迹生成矩阵；将得到相应工作模态下的最优轨迹生成矩阵代入最优代价函数，得到相应工作模态下的轨迹过渡时间；将轨迹过渡时间输入轨迹计算公式，生成轨迹；检查生成的轨迹是否满足相应工作模态下的约束条件。本发明以轨迹的控制代价与轨迹末端时间为优化目标，生成多种轨迹并基于不同约束条件验证其可行性，其计算时间短，算力低，易于实现与部署。

主权项：1.一种垂直起降无人机群多模态轨迹生成方法，其特征在于：所述的方法包括步骤如下：根据垂直起降无人机的工作模态，分别建立对应的垂直起降无人机的微分平坦模型；初始化垂直起降无人机群的轨迹生成参数；根据初始化的轨迹生成参数，采用聚类算法确定无人机群任务规划结果与聚类中心；根据初始化的轨迹生成参数及聚类中心确定矢量圈半径与矢量圈位点；建立包括轨迹末端时间与控制代价的代价函数，使得在满足约束条件下，控制代价最小以及飞行时间最短；根据代价函数得到最优代价函数；根据轨迹计算公式，结合初端约束与末端约束得到最优轨迹生成矩阵；在不同工作模态下，结合初端约束、巡航速度与矢量圈半径，或结合矢量圈位点与无人机群任务规划结果，或结合无人机的最后任务巡航点与每个无人机的降落点坐标，得到相应工作模态下的最优轨迹生成矩阵；将得到相应工作模态下的最优轨迹生成矩阵代入最优代价函数，利用黄金分割法得到相应工作模态下的轨迹过渡时间；将轨迹过渡时间输入轨迹计算公式，生成相应工作模态下的轨迹；检查生成的轨迹是否满足相应工作模态下的约束条件，若不满足重新计算轨迹，若满足，则计算结束；所述根据轨迹计算公式，结合初端约束与末端约束得到最优轨迹生成矩阵，具体如下：所述轨迹计算公式，如下：st＝MT15其中，M∈R9×6为常系数矩阵，与初始状态有关；T＝[t5,t4,t3,t2,t,1]T是时间序列矩阵；将最优轨迹的虚拟输入带入式15，并考虑初端条件的约束s0＝[p0,v0,a0]T，M表示为： 对于系数αi,βi,γi，还满足轨迹末端时间T的要求sT＝[pT,vT,aT]T；在轨迹末端的约束条件已经给出的条件下，系数α，β，γ只与轨迹末端时间T有关；于是最优轨迹生成矩阵： 其中： 其中，Δpi、Δvi、Δai分别表示位移、速度、加速度在轨迹末端时间后的改变量。

全文数据：

权利要求：

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