[发明专利]一种基于椭圆拟合的无人机长僚协同覆盖寻优方法

权利要求书

1.一种基于椭圆拟合的无人机长僚协同覆盖寻优方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：无人机覆盖范围设置及目标参数获取

1.1获取待覆盖的任务区域，所述任务区域由多边形组成，用于限定多机协同覆盖任务的执行范围，并且约定目标仅在任务区域内运动；

1.2获取两架无人机的初始位置，设为U₁(m₁,n₁)以及U₂(m₂,n₂)，每架无人机的初始位置不局限于任务区域内；

1.3获取任务区域内的目标数量及当前时刻的位置分布，设目标数量为N，每个目标的位置为T_i(x_i,y_i)_t，其中，i＝1,2,…,N，t表示当前时刻；

1.4设定无人机执行区域覆盖的载荷有效覆盖范围用圆形表示，其直径为D，与无人机的飞行高度呈正比关系；

步骤2：对所有目标位置点集合进行椭圆拟合

2.1对t时刻所有目标位置点T_i(x_i,y_i)_t进行最小矩形拟合，获得最小矩形的中心点坐标O(x₀,y₀)、短边长度a、长边长度b以及与x轴的倾角θ；

2.2以最小矩形的中心点O(x₀,y₀)为椭圆的中心，以a为短轴，b为长轴，计算椭圆曲线；

2.3采用以下公式计算椭圆的两个焦点P₁、P₂：

步骤3：两架无人机的下一步位置部署

3.1设无人机间的安全距离为L_safe；

3.2判断步骤2.3中计算的两个焦点P₁、P₂间距L_p是否小于L_safe；

3.3若L_p小于L_safe，则将P₁、P₂连线，并对该线段两端分别作的延长线至O₁、O₂两点，将两架无人机的位置部署在点O₁、O₂处，使两架无人机当前位置与部署位置的距离之和最短，若两种情况下的距离之和相同，则随机选择部署位置；

3.4若L_p大于等于L_safe，则将P₁、P₂连线，直接将两架无人机的位置部署在点P₁、P₂处，使两架无人机当前位置与部署位置的距离之和最短，若两种情况下的距离之和相同，则随机选择部署位置；

步骤4：伴随目标位置更新的无人机位置实时在线调整

4.1设置目标位置更新速率Δt，即每隔Δt时间将目标位置更新一次；

4.2得到t+Δt时刻各目标的位置为T_i(x_i,y_i)_t+Δt，其中，i＝1,2,…,N；

4.3判断是否收到结束任务指令；若收到，则任务结束；若没收到，则回到步骤2.2继续进行椭圆拟合计算，并求取新的无人机部署位置，将无人机飞行至新的位置，如此往复，直至收到任务结束命令。