一种基于仿真推演的编队队形调整方法

技术特征：
1.一种基于仿真推演的编队队形调整方法，其特征在于，该调整方法包括以下步骤：1)根据车辆方阵行走路线构建三维场景；2)获取车辆方阵的位置信息、编队信息；位置信息包括经度、纬度以及高度；编队信息包括队形、数量；3)获取车辆方阵行驶的道路环境信息，提取道路上阻碍车辆方阵行驶的障碍物的位置信息；障碍物的位置信息包括经度、纬度，以及障碍物的长度、宽度；4)根据车辆方阵队形信息和障碍物信息判断障碍物是否阻碍车辆方阵前行，若障碍物阻碍车辆方阵前行，根据障碍物的位置信息规划行走路线；在根据障碍物的位置信息规划行走路线时时将仿真实体假设为带同种电荷的点电荷，将障碍物假设为带同种电荷的导体，构建人工势场，根据仿真实体在人工势场中的受力情况规划车辆方阵行走路线，避免车辆方阵与障碍物发生碰撞；5)根据规划的行走路线控制车辆方阵的队列变换，在车辆方阵穿过障碍物时，控制车辆方阵恢复原来队形并规划行走路线继续前行。2.根据权利要求1所述的基于仿真推演的编队队形调整方法，其特征在于，所述步骤4)中的构建的人工势场的函数模型为：中的构建的人工势场的函数模型为：η表示为引力系数；x表示目标点位置，x1表示仿真实体位置，p(x，x1)2表示仿真实体与目标点的相对位置，u
att
为目标点对仿真实体所产生的引力场，k
rep
表示斥力系数，x0表示障碍物位置，ρ(x1，x0)表示仿真实体与机器人的相对位置，ρ0表示斥力场最大影响距离，u
rep
表示目标点对仿真实体所产生的斥力场。3.根据权利要求2所述的基于仿真推演的编队队形调整方法，其特征在于，所述步骤4)中的仿真实体在人工势场中的受力为：f＝f
att
f
rep
f
att
＝ηρ(x,x1)其中f表示仿真实体在人工势场中所受合力，f
att
表示仿真实体在人工势场中所受的引力，f
rep
表示仿真实体在人工势场中所受的斥力。4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于仿真推演的编队队形调整方法，其特征在于，仿真实体采取leader-follower模式保持编队队形，后一个编队成员以前一个编队成员为leader，并跟随其运动所述步骤5)中对队形变换指的是leader在队伍中的位置不发生变化，follower在队形中位置发生变化。5.根据权利要求4所述的基于仿真推演的编队队形调整方法，其特征在于，follower的运动模型为：
其中θ，θ1，θ1′
分别表示leader，follower以及虚拟follower的速度方向与水平方向的夹角，x(t)、y(t)分别表示leader的位置在x轴方向与y轴方向上的分量，x
′1(t)和y
′1(t)表示虚拟follower的位置在x轴方向与y轴方向上的分量，d1表示leader与虚拟follower的相对距离，θ0为leader和虚拟follower位置连线与虚拟follower运动方向的夹角，θ与θ1′
的大小相等。6.根据权利要求5所述的基于仿真推演的编队队形调整方法，其特征在于，单位时间内follower相对于虚拟follower的位置偏差采用的计算公式为：其中δx为follower相对于虚拟follower的x轴的位置偏差，δy为follower相对于虚拟follower的y轴的位置偏差，δθ为follower相对于虚拟follower的角度偏差，x1(t)、y1(t)分别表示follower的位置在x轴方向与y轴方向上的分量。7.根据权利要求1-3中任一项所述的基于仿真推演的编队队形调整方法，其特征在于，若障碍物没有阻碍车辆方阵前行，车辆方阵按预定队形继续前行。

技术总结
本发明涉及一种基于仿真推演的编队队形调整方法，属于队形控制技术领域。本发明通过构建三维场景和车辆模型仿真，将车辆方阵模型在三维场景中显示；如果道路中出现障碍物阻碍车辆方阵移动，则车辆方阵开始自动调整队形通过障碍物，通过后恢复原来方阵队形并按计划继续前行。其中，在根据障碍物的位置信息规划行走路线时将仿真实体假设为带同种电荷的点电荷，将障碍物假设为带同种电荷的导体，构建人工势场，根据仿真实体在人工势场中的受力情况规划车辆方阵行走路线，这种方式能够准确、快速规划出变换路线，不仅提高了模拟车辆方阵队形变换及恢复的效率，更便于处理车辆方阵在行进过程中出现的突发情况。进过程中出现的突发情况。进过程中出现的突发情况。


技术研发人员：徐铮 李锋 周桥 李东敏 李婷婷 徐旺
受保护的技术使用者：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/5/30