[发明专利]无线紫外光协作无人机编队最优避障方法

说明书

本发明提供一中无线紫外光协作无人机编队最优避障方法，包括：步骤1，建立紫外光通信模型，完成通信连接；步骤2，当获取通信邻域内无人机的状态信息；步骤3，使编队内无人机均保持在期望距离内；步骤4，探测无人机周围是否有障碍物，若有则进行步骤5，若没有则进行步骤6；步骤5，判断无人机的速度方向与无人机和障碍物连线间的方向是否垂直，如果垂直则进行步骤6，如果不垂直则通过调整无人机加速度并增大无人机与障碍物间斥力场使得无人机与障碍物偏离；步骤6，判断无人机是否到达目标点，如果到达则此次任务结束，如果没有到达则重复到步骤2。本发明提能够提高编队的环境适应能力，为编队执行任务能力提供有效的保证。

技术领域

本发明属于无人机编队避障技术领域，具体涉及无线紫外光协作无人机编队最优避障方法。

背景技术

近年来随着无人机技术的飞速发展及所带来的技术创新，使得无人机被广泛的应用于军事或民用领域当中。但单架无人机执行任务时存在续航时间短、打击范围小、工作效率低等特点，难以更好的完成复杂性作业任务。而无人机编队通过相互协作可以弥补上述单架无人机所存在的不足，其更强的环境适应能力可以在灾害救援、资源勘测、军事打击等领域发挥出重要的作用。

无人机编队避障控制是无人机编队控制技术的研究热点之一，其常见的避障方法主要有人工势场法、基于行为法、领航跟随法、虚拟结构法等，而人工势场法由于其计算量小、易于实现、实时性强被广泛使用。但无人机编队避障时往往需要考虑外界因素的影响，比如复杂电磁干扰、强核辐射区域会影响无人机编队网络的稳定与信息交互的能力，进而影响编队间的避障效果。

无线紫外光通信作为一种新型的光通信技术，具备抗干扰能力强、全天候通信、低窃听率等优点，可以很好的满足上述无人机编队在特殊环境下的通信需求，而且无线紫外光通信的非直视单次散射模型更加适合于无人机编队间信息交互的动态特点，所以将无线紫外光通信应用于无人机编队避障中可以提高编队的环境适应能力，为编队执行任务能力提供有效的保证。

我们需要设计出符合无人机编队网络的紫外光通信模型，并对人工势场法进行改进，得到无线紫外光协作无人机编队最优避障方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线紫外光协作无人机编队最优避障方法，提能够提高编队的环境适应能力，为编队执行任务能力提供有效的保证。

本发明所采用的技术方案是：

无线紫外光协作无人机编队最优避障方法，包括以下步骤：

步骤1，在编队内的无人机相互建立紫外光通信模型，完成通信连接；

步骤2，当前无人机获取通信邻域内其它无人机的状态信息，包括速度、空间位置、航向角；

步骤3，引入无人机编队间势场设计，无人机编队间势场设计和状态信息，使编队内无人机均保持在期望距离内；

步骤4，搭载的传感器探测无人机周围是否有障碍物，若有则进行步骤5，若没有则进行步骤6；

步骤5，判断无人机的速度方向与无人机和障碍物连线间的方向是否垂直，如果垂直则进行步骤6，如果不垂直则通过调整无人机加速度并增大无人机与障碍物间斥力场使得无人机与障碍物偏离；

步骤6，判断无人机是否到达目标点，如果到达则此次任务结束，如果没有到达则重复到步骤2。

本发明的特点还在于：

步骤1中具体的为：通过在每架无人机上搭载半球型紫外LED阵列，可以实现全方位的相邻无人机之间的状态感知。

半球型紫外LED阵列包括表面由M条经线和N条纬线相交而成的半球型阵列，在经纬线相交的地方安装紫外LED灯，每个LED根据所处经纬线的位置信息进行编码，无人机实时在编队内发送自身的编码信息；其紫外光通信接收光功率为：