[发明专利]一种面向集群无人机的分布式控制方法

说明书

本发明属于多无人机协同控制技术领域，具体涉及一种面向集群无人机的分布式控制方法。该方法包括无人机编队内中心群聚和最优点群聚两个过程。无人机编队内中心群聚完成各无人机基于各自所处空间位置向中心点集结；最优点群聚完成向距离各独立的侦察区域距离和最小的最优点集结。两个过程不互相独立，在整个无人机运动过程中相互校正，最终实现误差允许范围内的最优点集结。

技术领域

本发明属于多无人机协同控制技术领域，具体涉及一种面向集群无人机的分布式控制方法。

背景技术

由于单架无人机执行任务的局限性，空战对抗中其生存能力受到的挑战也越来越大，面对复杂的侦察任务，“去中心化”的无人机集群具有自主化程度、鲁棒性、抗毁性更高的优点，该模式对于通信资源要求程度较低，利于体系化作战中任务的有效开展。在动态变化的复杂战场态势中，向最优点群聚是实现多机协同作战的基础。当集群中的无人机执行针对各自独立区域的侦察任务时，现有的群聚控制方法主要以是否能实现群聚为指标，很少关注如何向基于各任务区域的最优点进行群聚。

发明内容

发明目的：提供一种能够控制全域内无人机在某架或多架无人机受到敌方电子对抗干扰丧失与其他无人机的通信能力的情况下，同时到达距离各侦察区域最近的“最优点”的控制方法。

本发明的技术方案：

第一方面，提供了一种面向集群无人机的分布式控制方法，应用于无人机，包括：

接收作战任务信息并根据作战任务信息执行作战任务；

实时解算当前无人机的空间位置以及当前无人机与其他无人机之间的通信状态；

在当前无人机遭遇外部对抗的情况下，根据当前无人机的空间位置以及当前无人机与其他无人机之间的通信状态，判断当前无人机与其他无人机的通信是否满足旋转树要求，

如果当前无人机与其他无人机的通信满足旋转树要求，则计算当前无人机向最优点群聚的飞行控制律，根据飞行控制律指导各无人机向最优点群聚，最优点为各无人机到对应侦查区域的距离的平方和最小的点，否则，向主机发送调整指令；

接收放弃指令，在接收到放弃指令的情况下，放弃与主机的通信。

可选地，计算当前无人机向最优点群聚的飞行控制律，具体包括：

依据当前空间位置解算各个时刻的飞行控制单次位移偏差u_i(t)，其中，θ_i(t)为t时刻群聚点与任务区域X_i的距离值，x_i(t)代表无人机i的位置，

将单次位移偏差转换为速度和航向角控制指令，对无人机进行控制直到各无人机到对应侦查区域的距离的平方和小于预定阈值。

可选地，还包括：依据当前空间位置解算初始状态下的飞行控制单次位移偏差u_i(0)，将单次位移偏差转换为速度和航向角控制指令。

可选地，依据当前空间位置解算各个时刻的飞行控制单次位移偏差u_i(t)，具体包括：

计算t时刻群聚点与任务区域X_i距离值θ_i(t)，其中，

引入符号函数sgn将t时刻计算的群聚点与当前任务区域X_i的距离和与其他任务区域X_j(j∈N_i(t))距离进行符号函数求和，作为群聚点向最优点靠近的变化率，

通过模运算对该变量大小进行控制，得出：

其中，为t时刻计算的群聚点向最优点靠近的变化率；为t时刻群聚点向最优点靠近时的变化距离，为无人机x_i到其对应侦察区域x_i的投影点位置状态。