一种固定翼集群队形生成方法与流程

技术特征：
1.一种固定翼集群队形生成方法，其特征在于：该方法具体包括：步骤s1：实时获取每架固定翼的当前位姿p
s
，设定每架固定翼在固定翼集群上的会合点位姿p
f
；步骤s2：设置dubins路径计算模块，根据各个固定翼的当前位姿p
s
和会合点位姿p
f
以及固定翼的转弯半径区间[r
min
，r
max
]，r
min
表示固定翼最小转弯半径，r
max
表示固定翼的最大转弯半径，通过dubins路径计算模块计算出从固定翼的当前位姿p
s
到会合点位姿p
f
之间的dubins曲线作为该固定翼的最优dubins路径，并选取所有固定翼的最优dubins路径中最长的一条最优dubins路径的长度作为参考等长路径长度，参考等长路径长度对应的固定翼作为参考固定翼；步骤s3：dubins路径计算模块中，根据固定翼的转弯半径区间[r
min
，r
max
]和参考等长路径长度，搜索获得除了参考固定翼以外的剩余各个固定翼的最优dubins路径在不同dubins曲线类型下达到参考等长路径长度所需的最优半径r
*
，用最优半径r
*
代替固定翼最小转弯半径r
min
回到步骤s2重新获得剩余各个固定翼的最优dubins路径；步骤s4：设定每架固定翼的地速相同，通过地速控制器控制各个固定翼沿自身的最优dubins路径飞行移动，使得所有固定翼同时到达固定翼集群的会合点。2.根据权利要求1所述的一种利用地速控制和等长dubins算法实现固定翼集群队形生成的方法，其特征在于：所述步骤s3中，设置约束条件：|dubins(r
*
,mode)
‑
l
ref
|＜＝1m其中，dubins()表示dubins函数，mode表示dubins曲线类型，l
ref
表示参考等长路径的长度。3.根据权利要求1所述的一种利用地速控制和等长dubins算法实现固定翼集群队形生成的方法，其特征在于：所述步骤s3中，固定翼的最大转弯半径r
max
采用以下公式设置：4.根据权利要求1所述的一种利用地速控制和等长dubins算法实现固定翼集群队形生成的方法，其特征在于：在所述步骤s3的dubins路径计算模块中，根据输入的固定翼的转弯半径区间[r
min
，r
max
]，在不同的每个dubins曲线类型下，均通过二分搜索法在转弯半径区间[r
min
，r
max
]范围内改变转弯半径r来达到参考等长路径长度，从各种获得的dubins曲线中寻找，固定翼之间相互不想交且转弯半径r最小的dubins曲线作为最优dubins路径，以最优dubins路径的转弯半径r作为该固定翼的最优半径r
*
，最优dubins路径的类型作为该固定翼的dubins曲线类型。5.根据权利要求1所述的一种利用地速控制和等长dubins算法实现固定翼集群队形生成的方法，其特征在于：所述的通过地速控制器控制各个固定翼沿自身的最优dubins路径飞行移动，具体为：通过固定翼的实际地速v
g
和外部输入的固定翼的期望地速v
gref
相减获得地速偏差e，由地速偏差e经过pd控制运算处理后叠加上固定翼的实际空速v
a
，进而输出作为固定翼的期望空速v
aref
，发送到固定翼的空速控制器；所述的地速控制器建立表示为：e＝v
g
‑
v
gref
式中，v
g
表示固定翼的实际地速，v
gref
表示固定翼的期望地速，v
aref
表示固定翼的期望空速，v
a
表示固定翼的实际空速，e表示地速偏差，表示地速偏差e的导数，p表示pd控制器的比例系数，d表示pd控制器的微分系数。6.根据权利要求4所述的一种利用地速控制和等长dubins算法实现固定翼集群队形生成的方法，其特征在于：所述的固定翼的空速控制器根据固定翼的期望空速v
aref
结合固定翼的实际空速v
a
处理输出速度控制量，速度控制量叠加上风速干扰量后发送到固定翼上控制飞行速度。

技术总结
本发明公开了一种固定翼集群队形生成方法。根据各个固定翼的当前位姿和会合点位姿和最小转弯半径，计算出Dubins曲线为最优Dubins路径，根据最长的最优Dubins路径的长度确定参考等长路径长度和参考固定翼；搜索剩余各个固定翼的最优Dubins路径达到参考等长路径长度的最优半径，以代替固定翼最小转弯半径重新获得最优Dubins路径；通过地速控制器控制沿最优Dubins路径飞行到达会合点。本发明可快速进行规划，在计算资源有限的平台实现飞行控制，设置等长路径和地速控制器减轻了固定翼速度分配的压力，地速控制器，控制固定翼地速匀速，更好地实现了固定翼集群队形生成。好地实现了固定翼集群队形生成。好地实现了固定翼集群队形生成。


技术研发人员：陆嘉晨 郑恩辉
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021/9/24