[发明专利]有人无人机编队集结方法、装置、计算机设备和存储介质

说明书

本申请涉及有人无人机编队集结方法、装置、计算机设备和存储介质，方法包括：获取有人无人机编队集结的长机航迹、长机速度、各僚机的初始位姿、各僚机的速度以及期望队形参数；根据长机航迹和期望队形参数，得到各僚机的位置集合；根据粒子群算法，得到各僚机的当前位姿；根据长机速度、各僚机的初始位姿、各僚机的速度以及各僚机的当前位姿，计算各僚机的飞行距离，并计算各僚机的目标适应度函数值和编队的协同适应度函数值；判断编队的协同适应度函数值小于等于预设的第一阈值时，根据各僚机的初始位姿和各僚机的当前位姿，输出Dubins曲线作为编队集结航迹。采用本方法能够实现编队由初始任意状态到期望队形的集结过程。

技术领域

本申请涉及有人无人机编队控制技术领域，特别是涉及有人无人机编队集结方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着战场环境和任务日趋复杂，传统无人机编队飞行依赖地面基站控制，存在指挥控制范围和信息传递速度有限的问题，针对战场态势变化缺乏快速准确的战术决策，很大程度上限制了多无人机编队作战效能，有人无人机编队作战将是未来空战的一种重要形式。有人无人机编队作战使二者优势互补，通过有人机飞行员指挥控制整个编队，充分发挥飞行员在整个回路中的智慧与综合判断能力，既提高了有人机的生存能力又延伸了无人机探测距离和攻击距离，大大提高了编队作战效能。近年来有人无人机编队技术成了各军事强国的研究热点。

有人无人机编队队形集结作为执行任务的第一步，直接关系到编队能否形成期望队形，故一个有效、快速的队形集结策略直接影响编队作战效能。有人无人机队形集结是一个带有终端约束的多机航迹规划问题，不仅要求同时到达集结点，而且各机位置、姿态角和速度需要满足期望队形要求。与传统多无人机编队不同的是，有人机作为编队的长机，具有最高的决定权和操纵权。在满足编队内各机时间协同和空间协同的约束条件下，位于不同初始位姿(位置和姿态)的僚机根据长机的飞行航迹规划各自的最优航迹，最后生成的长僚机协同航迹即为有人无人机编队的队形集结航迹。

目前，解决队形集结问题的方法分为两种，一种是通过控制无人机的速度改变飞行时间，使无人机同时到达目标位置；另一种是通过改变航迹的长短来改变飞行时间，从而实现同时到达的目的。虽然上述方法能够实现同时到达，但并不算是真正的完成编队队形集结，往往忽略了运动约束问题，同时忽略了初始和终点位置的速度和姿态约束，从而难以保证集结精度。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种有人无人机编队集结方法，能够实现编队由初始任意状态到期望队形的集结过程，并保证编队集结精度和飞行安全。

有人无人机编队集结方法，包括：

获取有人无人机编队集结的航迹规划任务；所述航迹规划任务包括：长机航迹、长机速度、各僚机的初始位姿、各僚机的速度以及期望队形参数；

根据长机航迹和期望队形参数，得到各僚机的位置集合；根据粒子群算法，以各僚机的位置集合为子种群，更新粒子状态，并得到各僚机的当前位姿；

根据长机速度、各僚机的初始位姿、各僚机的速度以及各僚机的当前位姿，基于Dubins理论，计算各僚机的飞行距离，并计算各僚机的目标适应度函数值；

根据各僚机的目标适应度函数值，引入多种群合作机制，计算编队的协同适应度函数值；

判断编队的协同适应度函数值小于等于预设的第一阈值时，根据各僚机的初始位姿和各僚机的当前位姿，输出Dubins曲线作为编队集结航迹。

在其中一个实施例中，还包括：判断编队的协同适应度函数值大于预设的第一阈值时，更新迭代次数，根据粒子群算法更新各僚机的当前位姿，并基于Dubins理论更新各僚机的目标适应度函数值；

根据更新的目标适应度函数值，更新编队的协同适应度函数值，并重新判断，直至达到预设条件时，根据各僚机的初始位姿和各僚机的当前位姿，输出Dubins曲线作为编队集结航迹。