[发明专利]一种基于迭代空间映射的无人机在线协同空域冲突消解方法

权利要求书

1.一种基于迭代空间映射的无人机在线协同空域冲突消解方法，其特征在于，步骤包括：

S1.定义目标无人机的安全区域以及安全分离约束，并按照非线性规划模型构建多无人机冲突求解模型；

S2.获取当前涉及冲突的无人机信息，并根据所述多无人机冲突求解模型求解出两两冲突无人机之间的非线性安全分离约束；

S3.将所述非线性安全分离约束映射到正弦值空间，得到线性安全分离约束；

S4.对所述线性安全分离约束进行冲突求解，使用基于空间映射的迭代搜索算法寻找初始可行解，对寻找到的所述初始可行解求解出局部最优解；

所述步骤S4的具体步骤包括：

S401.当有多个无人机涉及冲突时，按照下式迭代搜索初始可行解：

其中，为无人机Ai经过迭代后的方向调整量，为无人机Ai第m次迭代得到的方向调整量修正，n_s为迭代次数，n_l为第l个冲突簇中的无人机数量，l是冲突簇数序号；

每次迭代时，根据当前状态计算最小最大调整向量集其中为最小调整向量，为最大调整向量，b取1或2；以及考虑无人机Ai的冲突下，针对每个无人机Ai生成所需的方向调整量集合其中表示与无人机Ai有冲突的无人机个数，m表示迭代次数，并根据所述方向调整量集合产生搜索策略以用于根据所述方向调整量集合中元素符号进行方向调整量修正；获取当前冲突无人机的方向调整量约束

S402.当无人机的方向调整量约束集的最大绝对值小于给定的下限σ时，停止迭代，得到多无人机生成的初始可行解为：

S403.对求解出的所有初始可行解，使用非线性求解器求出局部最优解。

2.根据权利要求1所述的基于迭代空间映射的无人机在线协同空域冲突消解方法，其特征在于，所述步骤S1中定义无人机Ai的安全区域为以P_i(t)＝(x_i(t),y_i(t))为圆心、r_i为半径的圆域，即为：

D(P_i(t),r_i)＝{p::||p_x-x(t),p_y-y(t)||₂r_i}

其中，P_i(t)为无人机Ai的位置坐标，x_i(t),y_i(t)分别为横坐标、纵坐标，r_i为无人机Ai的安全半径，p_x、p_y分别为判断目标点是否位于无人机Ai的安全区域时该点的横坐标和纵坐标；

无人机Ai与无人机Aj的安全分离约束为：

其中为无人机Ai与无人机Aj的复合安全半径，r_i,r_j分别为无人机Ai、无人机Aj的安全半径，P_i(t)、P_j(t)分别为无人机Ai与无人机Aj的位置坐标；

并根据无人机Ai与无人机Aj在[0,τ]时间内产生的方向调整量和得到修正后速度为：

其中，v_i(τ)、v_j(τ)分别为无人机Ai与无人机Aj在τ时间的修正后速度，v_i、v_j分别为无人机Ai与无人机Aj的速度，φ_i(0)、φ_j(0)分别为无人机Ai与无人机Aj初始时刻的航向角；

无人机Aj相对于无人机Ai的速度为：且v_ji(τ)在碰撞锥之外，则将所述安全分离约束转化到位移空间为：其中分别为t时刻无人机Aj与无人机Ai的横向速度分量，分别为t时刻无人机Aj与无人机Ai的纵向速度分量，k_ji为v_ji(τ)的斜率，P_ix、P_iy分别为局部坐标系中无人机Ai位置的横坐标和纵坐标，所述局部坐标系为固定无人机Aj在原点得到的坐标系。