[发明专利]一种用于无人机集群的互联协作运动自动控制方法

说明书

本发明涉及一种用于无人机集群的互联协作运动自动控制方法，与现有技术相比解决了无人机集群无法实现群体自动协同控制的缺陷。本发明包括以下步骤：无人机集群的初始化；无人机个体的空间布局；无人机个体的运动规划布局；子无人机在自由运动空间搜索的控制运动。本发明将自然界植物物种繁衍传播方式和种群分布演化的策略用于无人机集群互联协作控制，具有分布式协同交互紧密、群体智能涌现明显的特点，可解决现有协调控制方案对无人机集群规模的限制，实现分布式自适应协调控制。

技术领域

本发明涉及无人机集群控制技术领域，具体来说是一种用于无人机集群的互联协作运动自动控制方法。

背景技术

当前无人机集群研究取得了较大进展，从某种程度上已经能协作完成一些简单的任务，比如编队、组合变形等。但对于无人机集群协作、智能控制和实体应用来说，仍然存在着一些有待解决的问题：如何有效的利用通过简单的个体行为规则使系统产生的个体不具备的行为特征和行为功能涌现是群体机器人需要研究解决的一个重要问题。

行为涌现具有随机性、非线性、时变性等特点，涌现的产生机理、不同个体规则产生涌现的行为特征以及涌现行为的控制问题也是非常值得研究的问题。类似于自然界群集行为表现出的功能化行为特性和行为功能的涌现将会越来越多的被群体机器人研究所参照和采纳。

因此，如何设计出一种针对无人机集群运动进行自动控制的方法已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中无人机集群无法实现自动协同控制的缺陷，提供一种用于无人机集群的互联协作运动自动控制方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于无人机集群的互联协作运动自动控制方法，包括以下步骤：

无人机集群的初始化，设置执行任务的无人机个体数量、父无人机数量、父无人机间距阈值，选择植物种群分布演化模型并设置模型的参数，

无人机集群初始化INI(N)表达式如下：

INI(N)＝rand(N,M,d_m,g(X),R)，

其中：rand()为具有五个参数的位置分配随机函数，N为无人机个体总数量，M为全部父无人机的数量，d_m为父无人机间距阈值，g(X)为植物种群分布演化模型的分布密度函数，R为任务作业范围；

无人机个体的空间布局，将无人机所处空间自下向上分为父无人机层、子无人机层和临时调度层，父无人机位于父无人机层，子无人机位于子无人机层；根据无人机集群之间的相对位置，在目标工作区域建立初始平面坐标系；首先随机确定一个无人机个体作为参考无人机，其位置被设定为坐标系的原点，然后选择一个方向的无人机建立x轴，逆时针旋转90°建立y轴，其它无人机的位置根据它们对参考无人机相对距离和角度计算确定；

无人机个体的运动规划布局，设定父无人机和子无人机的运动规划功能；

子无人机在自由运动空间搜索的控制运动，父无人机宏观引导子无人机进行空间布局并分配子无人机自由运动空间，子无人机在各自的自由运动空间内运动并相互通信，同时将信息融合并传输给父无人机。

所述无人机个体的运动规划布局包括以下步骤：

根据父无人机的适应度值，为其分配可调配的无人机个体数量，其分配方式描述如下：

N_CBi＝P_i*N，