一种校园协同安防处置方法及系统与流程

技术特征：

1.一种校园协同安防处置方法，其特征在于，包括：

部署在安防区域内的多台无人机获取异常事件区域坐标；

根据异常事件区域坐标，通过A*算法规划出一条从部署位置到异常事件区域的路径；

按照规划的路径飞行至异常事件区域后，基于分布式控制算法，控制多台无人机对攻击目标执行攻击任务。

2.如权利要求1所述的校园协同安防处置方法，其特征在于，所述按照规划的路径飞行至异常事件区域后，基于分布式控制算法，控制多台无人机对攻击目标执行攻击任务，包括：

所述无人机照规划的路径飞行至异常事件区域后，通过Kuhn-Munkres算法进行攻击任务分配，确定各所述无人机的攻击目标点；

基于分布式控制算法，控制所述无人机达到所述攻击目标点，执行攻击任务。

3.如权利要求2所述的校园协同安防处置方法，其特征在于，所述无人机照规划的路径飞行至异常事件区域后，通过Kuhn-Munkres算法进行攻击任务分配，确定各所述无人机的攻击目标点，包括：

最先抵达所述异常事件区域的无人机作为领航机，基于传感器确定攻击目标点，并测量攻击目标点的三维坐标值；

通过Kuhn-Munkres算法进行攻击任务分配，依据各所述无人机抵达所述异常事件区域的次序进行攻击目标分配；

通过通信网络将所述攻击目标点的三维坐标值发送至其余所述无人机，确定所述无人机的攻击目标点。

4.如权利要求2所述的校园协同安防处置方法，其特征在于，所述基于分布式控制算法，控制所述无人机达到所述攻击目标点，包括：

构建无向图G＝(V,E)，V＝{1,2,…,n}为非空节点集合，每一个点均为一架所述无人机；E∈V×V为节点有序对集合；

所有向第i架所述无人机Ui通信的无人机构成的集合为Ni＝{Uj∈V|aij＝1}，网络的邻接矩阵A＝[aij]，其中，所述无人机Ui的俯仰角控制量偏航角控制量Ψi^g和速度控制量通过以下公式给出：

其中，xi、yi、zi为Ui在三维空间中的位置，xdi、ydi、zdi为Ui对应的异常事件目标点Di在三维空间中的位置，为加速度控制量，t为时间。

5.如权利要求4所述的校园协同安防处置方法，其特征在于，所述其中：

二阶加速度一致性控制器为：

其中，vi＝[vxi vyi vzi]^T的三个分量为无人机Ui在x、y、z三个方向上的速度；的三个分量为无人机Ui的x、y、z三个方向上的速度控制量；为Ui在穿越机编队中相对于领航者的偏移量，γ为常数，且γ＞1，vxj为无人机Uj在x方向上的速度，vyj为无人机Uj在y方向上的速度，vzj为无人机Uj在z方向上的速度，xi为无人机Ui在x方向上的坐标，xj为无人机Uj在x方向上的坐标，为无人机Ui在穿越机编队中的x方向上相对于领航者的偏移量，为无人机Uj在穿越机编队中的x方向上相对于领航者的偏移量，yi为无人机Ui在y方向上的坐标，yj为无人机Uj在y方向上的坐标，为无人机Ui在穿越机编队中的y方向上相对于领航者的偏移量，为无人机Uj在穿越机编队中的y方向上相对于领航者的偏移量，zi为无人机Ui在z方向上的坐标，zj为无人机Uj在z方向上的坐标，为无人机Ui在穿越机编队中的z方向上相对于领航者的偏移量，为无人机Uj在穿越机编队中的z方向上相对于领航者的偏移量，aij为穿越机网络的邻接矩阵A中的元素，j为枚举变量，表示第j架无人机，Ni为向第i架所述无人机Ui通信的无人机构成的集合；

PID补偿控制器为：

其中，分别为Ui的x、y、z方向的交叉耦合误差，kxP为x通道上的比例系数，kyP为y通道上的比例系数，kzP为z通道上的比例系数，kxI为x通道上的积分系数，kyI为y通道上的积分系数，kzI为z通道上的积分系数，kxD为x通道上的微分系数，kyD为y通道上的微分系数，kzD为z通道上的微分系数。

6.如权利要求2所述的校园协同安防处置方法，其特征在于，所述通信网络包括所述安防区域的wifi通信网络和所述无人机的机载zigbee网络，所述无人机的机载无线网卡接入所述安防区域的wifi通信网络。

7.如权利要求1-6任一项所述的校园协同安防处置方法，其特征在于，所述无人机执行完一次攻击任务后，判断所述无人机是否可以继续执行任务；

若是，则重新规划攻击目标点，进行下一次攻击任务；

若否，则运动至安全区域或就地停止运动。

8.如权利要求1-6任一项所述的校园协同安防处置方法，其特征在于，所述无人机分别布置在安防区域内有电源的位置。

9.如权利要求1-6任一项所述的校园协同安防处置方法，其特征在于，所述无人机采用穿越机。

10.一种校园协同安防处置系统，其特征在于，包括部署在安防区域内的多台无人机，每台无人机包括获取模块、路径规划模块和攻击任务执行模块，其中：

获取模块用于获取异常事件区域坐标；

路径规划模块用于根据异常事件区域坐标，通过A*算法规划出一条从部署位置到异常事件区域的路径；

攻击任务执行模块用于按照规划的路径飞行至异常事件区域后，基于分布式控制算法，控制多台无人机对攻击目标执行攻击任务。

技术总结
本发明公开了一种校园协同安防处置方法及系统，属于安防技术领域，包括：部署在安防区域内的多台无人机获取异常事件区域坐标；根据异常事件区域坐标，通过A*算法规划出一条从部署位置到异常事件区域的路径；按照规划的路径飞行至异常事件区域后，基于分布式控制算法，控制多台无人机对攻击目标执行攻击任务。本发明可快速响应，对异常事件进行处置，且成本低。

技术研发人员：孙道博;王兴虎;邸健;郑丹;张晨旭;李鲲;
受保护的技术使用者：中国科学技术大学;
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2021.10.01