[发明专利]基于无线紫外光通信的单虚拟主控多智体蜂群控制方法

说明书

本发明公开了基于无线紫外光通信的单虚拟主控多智体蜂群控制方法，首先，将多智能体网络设为G(t)；任意一个多智能体X_i的位置设为圆心O；通信设备的最佳通信距离为半径R，在R内的多智能体均为相邻节点Y_i，将多智能体间防止碰撞的安全距离设为r；当X_i与各个Y_i之间的距离都相等时，定义其相隔的距离为平衡距离为d(d≤R)，||q_ij||＝||q_j‑q_i||表示X_i至Y_i的距离，则||q_ij||_min＝r＞0；之后构建斥力势场为ψ_ij^r(||q_ij||)和引力势场为ψ_ij^a(||q_ij||)；再确定X_i与Y_i所处位置，确定通信光波波长，以达到最佳通信；最后得到光通信的单虚拟主控多智体蜂群控制方法。该方法通过引入无线紫外光多波长通信，改善多智能体之间的网络连通性，为编队集结和编队的队形保持提供支持，快速有效的解决了多智能体之间的碰撞问题。

技术领域

本发明属于信息控制技术领域，具体涉及一种基于无线紫外光通信的单虚拟主控多智体蜂群控制方法。

背景技术

国内无人机已发展了将近30余年，从最初的军用领域逐渐扩展到消费领域，无人机在各个领域的应用已经非常广泛。在特定场景应用中，既要保证大量无人机在同时工作，还需要自主形成编队并保持队形完整飞行至目的地。现有通信方法是采用无人机间以及长机与地面通信方式同时采用无线电，这种通信方式传输信号时安全性差且易受干扰，极大影响了整个无人机编队的鲁棒性。无人机防碰撞控制算法多采用人工势场法等。这种防碰撞控制方法局限性也很明显，相隔很近障碍物之间不能发现路径，目标点附近有障碍物时无法达到目的地等。基于此研究基于无线紫外光通信的单虚拟主控多智体蜂群控制方法。

无人机间的通信方式利用无线紫外光不同波长，非视距的优势改善无人机网络连通性等问题，无线紫外光通信可以有效保障的单虚拟主控多智体蜂群控制方法的有效性，从而完成无人机编队的集结，使编队中无人机速度与其追踪虚拟长机速度保持一致，并在编队过程中避免编队成员之间的碰撞，完成队形保持。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线紫外光通信的单虚拟主控多智体蜂群控制方法，解决现有多智能体在编队集结、队形保持过程中出现的由多智能体速度与其虚拟主控速度不同带来的碰撞问题。

本发明所采用的技术方案是，基于无线紫外光通信的单虚拟主控多智体蜂群控制方法，具体步骤如下：

步骤1，将多智能体网络设为G(t)；任意一个多智能体X_i的位置设为圆心O；通信设备的最佳通信距离为半径R，在R内的多智能体均为相邻节点Y_i，将多智能体间防止碰撞的安全距离设为r；当X_i与各个Y_i之间的距离都相等时，定义其相隔的距离为平衡距离为d(d≤R)；||q_ij||＝||q_j-q_i||表示X_i至Y_i的距离，则||q_ij||_min＝r＞0，表示为X_i至Y_i的距离值为r且该值不为零，当||q_ij||＜r时，X_i和Y_i不满足安全条件，发生碰撞；当Y_i与X_i之间的距离逼近r时，作用于X_i和Y_i之间的斥力为无穷大，表示为