一种无人机群飞行的控制方法、装置与流程

技术特征：
1.一种无人机群飞行的控制方法，其特征在于，该方法包括，获取当前被执行的任务所期望的无人机群飞行状态，其中，无人机群包括至少两个以上无人飞机，当所期望的无人机群飞行状态的变化大于设定的变化阈值时，则采用层群策略控制，当所期望的无人机群飞行状态的变化不大于所述变化阈值时，则采用等群策略控制；其中，飞行状态包括飞行速度、飞行方向、空间位置之一或其任意组合。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述采用层群策略控制使得：无人机群中用于领飞的第一无人飞机下一时刻的空间位置等于，该第一无人机当前时刻的空间位置，与，该第一无人机当前时刻飞行速度与时间间隔的乘积结果之和，无人机群中其余跟随第一无人飞机的任一第二无人飞机下一时刻的空间位置等于，该第二无人机当前时刻的空间位置，与，该第二无人机当前时刻飞行速度与时间间隔的乘积结果之和；其中，时间间隔为下一时刻与当前时刻之间的时长。3.如权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述采用等群策略控制使得：无人机群中任一无人机下一时刻的空间位置等于，该无人机当前时刻的空间位置，与，该无人机当前时刻飞行速度与时间间隔的乘积结果之和；其中，时间间隔为下一时刻与当前时刻之间的时长。4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述当前时刻的飞行速度按照如下方式确定：对于任一无人机的任一邻居无人机，计算该邻居无人机当前时刻的上一时刻的空间位置与该邻居无人机期望相对空间位置之间的第一空间位置误差，计算该无人机当前时刻的上一时刻的空间位置与该无人机期望相对空间位置之间的第二空间位置误差，计算第一空间位置误差与第二空间位置误差之间的差值，得到该邻居无人机的第三空间位置误差；累计该无人机的所有邻居无人机的第三空间位置误差，得到第一结果，将期望飞行速度与时间间隔乘积的结果与第一结果相加，得到第二结果，作为该无人机当前时刻飞行速度。5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述将期望飞行速度与时间间隔乘积的结果与第一结果相加，得到第二结果之后，进一步包括，求取第二结果的饱和函数值，将该饱和函数值作为当前时刻飞行速度；其中，饱和函数值满足：如果第二结果的范数大于最大飞行速度，则第二结果的饱和函数值为最大飞行速度，如果第二结果的范数小于等于负的最大飞行速度，则第二结果的饱和函数值为负的最大飞行速度，如果第二结果的范数大于负的最大飞行速度、且小于等于最大飞行速度，则第二结果的饱和函数值等于该第二结果。
6.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述累计该无人机的所有邻居无人机的第三空间位置误差，得到第一结果，包括，将设定的系数与第三空间位置误差相乘，乘积的结果作为第一结果；其中，所述系数为正实数，或者为该无人机的邻居无人机集合的大小的倒数。7.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述当前时刻的飞行速度按照如下方式确定：对于任一无人机，累计该无人机的所有邻居无人机上一时刻的飞行速度，得到第三结果，计算第三结果的范数，得到第四结果，计算第三结果与第四结果的比值，将所述比值与期望飞行速度相乘，得到该无人机当前时刻的飞行速度。8.一种无人机群飞行的控制装置，其特征在于，该装置包括，期望飞行状态获取模块，用于获取当前被执行的任务所期望的无人机群飞行状态，其中，无人机群包括至少两个以上无人飞机，控制模块，用于当所期望的无人机群飞行状态的变化大于设定的变化阈值时，则采用层群策略控制，当所期望的无人机群飞行状态的变化不大于所述变化阈值时，则采用等群策略控制；其中，飞行状态包括飞行速度、飞行方向、空间位置之一或其任意组合。9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括，第一控制子模块，用于进行层群策略控制，使得：无人机群中用于领飞的第一无人飞机下一时刻的空间位置等于，该第一无人机当前时刻的空间位置，与，该第一无人机当前时刻飞行速度与时间间隔的乘积结果之和，无人机群中其余跟随第一无人飞机的任一第二无人飞机下一时刻的空间位置等于，该第二无人机当前时刻的空间位置，与，该第二无人机当前时刻飞行速度与时间间隔的乘积结果之和；第二控制子模块，用于进行等群策略控制，使得：无人机群中任一无人机下一时刻的空间位置等于，该无人机当前时刻的空间位置，与，该无人机当前时刻飞行速度与时间间隔的乘积结果之和；其中，时间间隔为下一时刻与当前时刻之间的时长。10.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述当前时刻的飞行速度按照如下方式确定：对于任一无人机的任一邻居无人机，计算该邻居无人机当前时刻的上一时刻的空间位置与该邻居无人机期望空间相对位置之间的第一空间位置误差，计算该无人机当前时刻的上一时刻的空间位置与该无人机期望空间相对位置之间的第二空间位置误差，计算第一空间位置误差与第二空间位置误差之间的差值，得到该邻居无人机的第三空间位置误差；累计该无人机的所有邻居无人机的第三空间位置误差，得到第一结果，
将期望飞行速度与时间间隔乘积的结果与第一结果相加，得到第二结果，作为该无人机当前时刻飞行速度；或者，对于任一无人机，累计该无人机的所有邻居无人机上一时刻的飞行速度，得到第三结果，计算第三结果的范数，得到第四结果，计算第三结果与第四结果的比值，将所述比值与期望飞行速度相乘，得到该无人机当前时刻的飞行速度。

技术总结
本申请公开了一种无人机群飞行的控制方法，该方法包括，获取当前被执行的任务所期望的无人机群飞行状态，其中，无人机群包括至少两个以上无人飞机，当所期望的无人机群飞行状态的变化大于设定的变化阈值时，则采用层群策略控制，当所期望的无人机群飞行状态的变化不大于所述变化阈值时，则采用等群策略控制；其中，飞行状态包括飞行速度、飞行方向、空间位置之一或其任意组合。本发明引入层群策略与等群策略，实现多无人机基于策略切换的群体飞行控制，使飞行自组网系统兼具灵活机动和平稳飞行的能力。的能力。的能力。


技术研发人员：钱荣荣 赵天阳 漆渊 彭涛 王文博
受保护的技术使用者：北京邮电大学
技术研发日：2021.08.18
技术公布日：2021/10/11