[发明专利]无人机集群的协同编队能力评估方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种无人机集群的协同编队能力评估方法、装置及设备，涉及无人机技术领域。所述方法包括：获取针对无人机集群的测试任务，无人机集群包括至少两个无人机，测试任务包括至少一个期望编队队形；运行测试任务；其中，在测试任务运行过程中，无人机集群依次按照至少一个期望编队队形飞行；在无人机集群飞行过程中，获取无人机集群的形心，并以形心为原点构建编队坐标系；其中，编队坐标系为三维坐标系，且编队坐标系的Z轴与无人机的重力方向平行；基于至少一个期望编队队形和各个无人机的编队坐标，评估无人机集群的协同编队能力，无人机的编队坐标是指无人机在编队坐标系下的坐标。本发明实现了对无人机集群协同编队能力的灵活评估。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机集群的协同编队能力评估方法、装置及设备。

背景技术

多无人机协同编队是指无人机拥有计算和决策能力，能够独立承担系统部分任务，通过周围信息进行感知并与之交互，无人机之间相互协调，运动过程中逐步优化，使结果趋于一致，直至完成整个编队控制任务。

多无人机协同编队是自组织系统的表现，可简单描述为分布在各个位置的多架无人机，无人机只能感知自身通信范围内的无人机，无法获取到其它无人机的位置信息。多架无人机通过和邻居进行信息交互，向队形中的目标位置运动，直至所有无人机到达目标位置组成目标队形。目前对无人机集群(多无人机组成的集群)单项关键技术研究较多，但是对无人机集群协同编队能力评估的研究还比较缺乏。

在无人机编队队形研究方面，美国德雷塞尔大学的Desai等提出了两种类型的反馈控制器，以维持移动机器人团队的编队形成，两种控制器分别对应两种类型的编队队形的二维平面描述方式。一种是l-ψ方法，其利用编队中的各无人机与编队参考点之间的相对距离和夹角来描述编队队形；另一种就是l-l方法，其利用各无人机的位置与编队参考点在坐标轴上的距离差值来描述编队队形。

然而，上述两种方式均基于二维空间，需要无人机集群处于同一平面才能描述编队队形以评估无人机集群的协同编队能力，评估实现方式不够灵活。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出了一种无人机集群的协同编队能力评估方法、装置及设备，该方法以无人机集群的形心构建三维编队坐标系来描述无人机位置，打破了协同编队能力评估的空间限制，实现了对无人机集群协同编队能力的灵活评估。

本发明的技术解决方案，包括：

一种无人机集群的协同编队能力评估方法，所述方法包括：

获取针对无人机集群的测试任务，所述无人机集群包括至少两个无人机，所述测试任务包括至少一个期望编队队形；

运行所述测试任务；其中，在所述测试任务运行过程中，所述无人机集群依次按照所述至少一个期望编队队形飞行；

在所述无人机集群飞行过程中，获取所述无人机集群的形心，并以所述形心为原点构建编队坐标系；其中，所述编队坐标系为三维坐标系，且所述编队坐标系的Z轴与所述无人机的重力方向平行；

基于所述至少一个期望编队队形和各个所述无人机的编队坐标，评估所述无人机集群的协同编队能力，所述无人机的编队坐标是指所述无人机在所述编队坐标系下的坐标。

可选地，所述获取所述无人机集群的形心，包括：

针对所述无人机集群中的每个无人机，以所述无人机的中心在世界坐标系下的坐标，作为所述无人机的实际坐标；

获取所述无人机集群中所有无人机的实际坐标中相同维度的实际坐标值，并计算相应维度的实际坐标值均值；

以各个维度的实际坐标值均值，作为所述形心在相应维度的实际坐标值，所述形心在各个维度的实际坐标值组合成所述形心的实际坐标。

可选地，所述以所述形心为原点构建编队坐标系之后，还包括：