[发明专利]一种无人机编队变换控制方法、装置及设备

权利要求书

1.一种无人机编队变换控制方法，其特征在于，方法包括：

获取无人机编队在真实空域中的飞行位置；

获取预先设置的所述无人机编队的期望队形以及完成所述无人机编队变换的预设时间；所述期望队形为无人机编队在虚拟空域中标准构型下对应的无人机编队队形；

对所述预设时间收敛进行控制，并将所述无人机编队的飞行位置按照所述期望队形进行变换控制，使所述无人机编队在预设时间内完成稳定队形变换；

控制完成稳定队形变换的无人机编队向目标区域机动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机编队在虚拟空域的标准构型下的控制律作用下保持所述期望队形；

获取预先设置的所述无人机编队的期望队形以及完成无人机编队变换的预设时间之前，还包括：

建立真实空域中无人机编队的一般构型，并确定所述真实空域中所述一般构型下的第一控制律。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述无人机编队的飞行位置按照所述期望队形进行变换控制，具体包括：

将真实空域中无人机编队的无人机位置映射到虚拟空域中；

确定无人机编队在虚拟空域中标准构型下的第二控制律；

利用所述第二控制律指导所述第一控制律，实现所述真实空域中无人机编队的队形变换。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将真实空域中无人机编队的无人机位置映射到虚拟空域中，具体包括：

建立真实空域和虚拟空域之间的空间变换关系；

基于所述空间变换关系，采用全空间变换矩阵，将所述真实空域中无人机编队的无人机位置映射到所述虚拟空域中，从而将所述真实空域中的所述一般构型映射为虚拟空域中的标准构型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述预设时间收敛进行控制，具体包括：

建立真实时域与虚拟时域之间的时间变换关系；

基于所述时间变换关系，将所述虚拟空域中的控制律映射至所述虚拟时域，得到所述虚拟时域中的控制律；

利用所述虚拟时域中的控制律指导所述真实时域下的控制律，实现无人机编队变换的预设时间收敛。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建立真实空域中无人机编队的一般构型，并确定所述真实空域中所述一般构型下的第一控制律，具体包括：

采用公式：

建立真实空域中无人机编队的一般构型；其中，为第i架跟随无人机与编队中领航无人机的期望距离；T为矩阵转置符号，表示该矩阵的转置；

采用公式：

确定所述真实空域中所述一般构型下的第一控制律；其中，c_m＞0，m＝1，2，3，表示控制系数，||·||_σ为σ范数，a_ij为邻接矩阵元素，矩阵B∈R^N为牵引矩阵，N_i(t)为第i架跟随无人机的邻域；r表示无人机通信半径，φ(z)为势能函数，当||q_j-q_i||_σ→0时，φ达到最大值；当||q_j-q_i||_σ→r时，φ也达到最大值；当||q_j-q_i||_σ处于期望范围内时，φ→0；p_j表示编队中第j架无人机的速度，i不等于j；且p_j中j的取值范围与jeN_i(t)一致；表示以q_i为变量求取梯度值，q_i表示第i架跟随无人机的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述无人机编队的飞行位置按照所述期望队形进行变换控制时，变换后的无人机编队队形与期望队形之间的误差在预设之间内收敛到0。