一种可拓展分布式无人机编队控制方法与流程

技术特征：
1.一种可拓展分布式无人机编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立无人机编队数学模型；步骤2：基于一致性控制律实现编队稳定；步骤3：执行寻找空位算法确定编队空位步骤3.1：在空域中，编队中空间位置相邻的无人机之间建立通讯拓扑结构，进行位置信息、速度信息的双向交换；步骤3.2：计算编队无人机在编队坐标系下的位置公式(1)中，ψ为航向角，[x'
i
、y'
i
、z'
i
]为在编队坐标系下第i架无人机的位置，[x
i
、y
i
、z
i
]为在惯性坐标系下第i架无人机的位置；步骤3.3：根据通讯拓扑结构，第i架无人机与其相邻的无人机的距离差为：disx表示第i架无人机与相邻无人机在ox1轴方向的距离差，disy表示第i架无人机与相邻无人机在oy1轴方向的距离差；利用disx与disy的正负判断相邻的第i架无人机与第j架无人机之间的相对位置关系，基于通讯拓扑建立规则，当disx或disy出现0项时，则第i架无人机周围存在空位；步骤4：待加入无人机与编队无人机建立通讯并加入编队待加入无人机与最近的有空位无人机建立单向通讯，待加入无人机获得有空位无人机的位置信息、速度信息，待加入无人机靠近有空位无人机后两者的距离在一定范围内，待加入无人机与有空位无人机建立双向通讯，根据通讯拓扑结构，待加入无人机进入有空位无人机的空位中，并按照步骤2中的一致性控制律加入编队。2.根据权利要求1所述的一种可拓展分布式无人机编队控制方法，其特征在于，步骤1中，定义惯性坐标系oxyz，其中o为惯性坐标系原点与起始点固联，ox轴在水平面内随机确定，oz轴向上垂直于水平面，oy轴与ox、oz轴构成右手坐标系；定义编队坐标系ox1y1z1，其中o为惯性坐标系原点，ox1轴在水平面内指向航向方向，oz1轴向上垂直于水平面，oy1轴与ox1、oz1构成右手坐标系；所述无人机编队数学模型如下式所示：
公式(3)中，v
xi
、v
yi
、v
zi
分别代表第i架无人机在惯性坐标系下沿x轴、y轴、z轴三个方向的速度；a
xi
、a
yi
、a
zi
分别代表第i架无人机在惯性坐标系下沿x轴、y轴、z轴三个方向的加速度。3.根据权利要求1所述的一种可拓展分布式无人机编队控制方法，其特征在于，步骤二中，利用如下控制律实现编队稳定：公式(4)中，为第i架无人机在惯性坐标系下沿x轴、y轴、z轴三个方向的期望速度，a
ij
代表第i架无人机和第j架无人机之间通讯拓扑结构中对应的元素，若第i架无人机接受到第j架无人机的信息，则a
ij
＝1，i,j＝1,2,
…
,n,i≠j，反之a
ij
＝0，r
x
、r
y
、r
z
为第i架无人机和第j架无人机之间的期望距离，基于上述控制律实现编队稳定，编队稳定定义如下：||x
i
‑
x
j
‑
r
x
(i,j)||
→
0||y
i
‑
y
j
‑
r
y
(i,j)||
→
0||z
i
‑
z
j
‑
r
z
(i,j)||
→0ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)。

技术总结
本发明提出了一种可拓展分布式无人机编队控制方法，属于无人机技术领域。包括以下步骤：建立无人机编队数学模型；基于一致性控制律实现编队稳定；执行寻找空位算法确定编队空位；待加入无人机与编队无人机建立通讯并加入编队。基于分布式算法，得到编队中每架无人机的空位方向，使待加入无人机可以顺利加入编队，形成一定的队形，提高了编队的可拓展性，同时不需要对待加入无人机进行特别的设置，实现了编队的稳定拓展。了编队的稳定拓展。了编队的稳定拓展。


技术研发人员：许江涛 董元昊 都若尘 张玉明 安科宇 冯文皓 付邦胜
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2021/10/11