CN111309052A - 一种蜂群无人机组群方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蜂群无人机组群方法，以解决现有组群方法容易出现信号泄露，且***较为复杂，可靠性低，成本较高的问题。首先在每架无人机的航线上选取多个位置点P_x，并对多个位置点P_x分别指定到达时间T_x；当无人机飞行至某一位置点P_x时，将其实际到达时间T_x′与P_x对应的指定到达时间T_x进行对比判断，并根据判断结果确定无人机后续飞行速度v_P；或者当无人机飞行至某一指定到达时间T_x时，将其实际位置P_x′与T_x对应的位置点P_x进行对比判断，并根据判断结果确定无人机后续飞行速度v_T；控制无人机以后续飞行速度v_P继续飞行至下一位置点P_x+1或者控制无人机以后续飞行速度v_T继续飞行至下一指定到达时间T_x+1，重复对比判断过程，直至在时间点T实现组群。

Description

一种蜂群无人机组群方法

技术领域

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种蜂群无人机组群方法。

背景技术

随着现代科技水平的不断发展，蜂群无人机因其具有无人机数量多，反应快，***功能强，单机功能简单，成本低的特点，而在诸多领域得到广泛关注和研究应用。通常，蜂群无人机***需要在进入目标区域前进行组群，以保证无人机形成一个具备一定密度的蜂群。在组群过程中，形成一种快速、安全且花费成本较低的组群方法尤为重要。

现有的蜂群无人机组群方法通常有三种，第一种方法是通过无人机之间进行通讯，互相报告位置，避免碰撞；第二种方法是由蜂群中一架或数架无人机向其他无人机发出指令，使其在相应位置飞行，避免碰撞；第三种方法是通过传感器，感知相邻无人机距离与位置，避免碰撞。

第一种和第二种方法由于需要通讯，存在信号泄露的问题，不利于蜂群的无线电静默，容易被探测干扰。此外，第一种方法需加装无人机之间的通讯设备，第三种方法需要加装传感器，都会增加***的复杂程度，降低可靠性，并提高***成本，使***经济性降低。

发明内容

本发明的目的是解决现有的蜂群无人机组群方法容易出现信号泄露，且***较为复杂，可靠性低，成本较高的问题，而提供了一种蜂群无人机组群方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种蜂群无人机组群方法，其特殊之处在于，按照以下步骤实施：

1)蜂群无人机起飞前，进行初始化设置

1.1)制定每架无人机的航线；

1.2)设置统一开始计时的时间点T₀和最终实现组群的时间点T；

1.3)在每条航线上选取多个位置点P_x，并对多个位置点P_x分别指定到达时间T_x，x≥1；

2)控制蜂群无人机起飞，使每架无人机沿各自的航线飞行；

3)无人机飞行至某一位置点P_x，将其实际到达时间T_x′与P_x对应的指定到达时间T_x进行对比判断，并根据判断结果确定无人机后续飞行速度v_P；

或者无人机飞行至某一指定到达时间T_x，将其实际位置P_x′与T_x对应的位置点P_x进行对比判断，并根据判断结果确定无人机后续飞行速度v_T；

4)控制无人机以后续飞行速度v_P继续飞行至下一位置点P_x+1或者控制无人机以后续飞行速度v_T继续飞行至下一指定到达时间T_x+1，并重复步骤3)，直至在时间点T实现组群。

进一步地，所述步骤3)中无人机飞行至某一位置点P_x，将其实际到达时间T_x′与P_x对应的指定到达时间T_x进行对比判断的具体规则是：

若实际到达时间T_x′等于指定到达时间T_x，则保持飞行速度不变；

若实际到达时间T_x′大于指定到达时间T_x，则提高飞行速度；

若实际到达时间T_x′小于指定到达时间T_x，则降低飞行速度。

进一步地，所述步骤3)中无人机飞行至某一指定到达时间T_x，将其实际位置P_x′与T_x对应的位置点P_x进行对比判断的具体规则是：

若实际位置P_x′等于位置点P_x，则保持飞行速度不变；

若实际位置P_x′小于位置点P_x，则提高飞行速度；

若实际位置P_x′大于位置点P_x，则降低飞行速度。

进一步地，所述步骤3)中后续飞行速度v_P或v_T根据提前设定的无人机不同档位速度控制。

进一步地，所述步骤3)中后续飞行速度v_P以无人机在该位置点P_x的实际到达时间T_x′、下一位置点P_x+1对应的指定到达时间T_x+1以及两位置点之间的航线距离S_P决定，即v_P＝S_P/(T_x+1-T_x′)。

进一步地，所述步骤3)中后续飞行速度v_T以无人机在该指定到达时间T_x的实际位置P_x′与下一指定到达时间T_x+1对应的位置点P_x+1之间的航线距离S_T以及两指定到达时间决定，即v_T＝S_T/(T_x+1-T_x)。

本发明相比现有技术的有益效果是：

(1)本发明提供的蜂群无人机组群方法仅利用无人机自带的定位设备发出的位置信息以及无人机的实际飞行时间，判断其是否在指定时间处于指定位置，再根据判断结果决定无人机是否调整速度，最终实现组群，该方法简单可靠，且无人机之间无通讯，不会出现信号泄露的问题，安全性好；

(2)本方法无需安装多余的通讯设备、传感器等，降低了***的复杂程度，且***成本较低，经济性高。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例一

本实施例以位置点P_x作为判断点，当无人机飞行至某一位置点P_x时，判断其是否准时到达，进而确定后续飞行速度v_P，以保证无人机能够按照指定时间到达下一位置点P_x+1。

具体按照以下步骤实施：

1)蜂群无人机起飞前，进行初始化设置

1.1)制定每架无人机的航线；

1.2)设置统一开始计时的时间点T₀和最终实现组群的时间点T，即所有无人机需在同一时间坐标系下飞行；

1.3)在每条航线上选取多个位置点P_x，并对多个位置点P_x分别指定到达时间T_x，x≥1，即每个位置点P_x与指定到达时间T_x一一对应。

2)控制蜂群无人机起飞，使每架无人机沿各自的航线飞行。

3)当无人机飞行至某一位置点P_x时，将其实际到达时间T_x′与P_x对应的指定到达时间T_x进行对比判断，并根据判断结果确定无人机后续飞行速度v_P，具体判断规则是：

若实际到达时间T_x′等于指定到达时间T_x，则保持飞行速度不变，以保证无人机在下一位置点P_x+1也能够按照指定时间到达；

若实际到达时间T_x′大于指定到达时间T_x，即无人机延迟到达，则提高飞行速度，以保证无人机能够按照指定时间到达下一位置点P_x+1；

若实际到达时间T_x′小于指定到达时间T_x，即无人机提前到达，则降低飞行速度，以保证无人机能够按照指定时间到达下一位置点P_x+1。

上述后续飞行速度v_P的具体值可根据提前设定的无人机不同档位速度控制，也可根据无人机在该位置点P_x的实际到达时间T_x′、下一位置点P_x+1对应的指定到达时间T_x+1以及两位置点之间的航线距离S_P决定，即v_P＝S_P/(T_x+1-T_x′)。

4)控制无人机以后续飞行速度v_P继续飞行至下一位置点P_x+1，并重复步骤3)，直至在时间点T实现组群。

实施例二

本实施例以指定到达时间T_x作为判断点，当无人机飞行至某一指定到达时间T_x时，判断其是否位于指定位置，进而确定后续飞行速度v_T，以保证无人机能够在下一指定到达时间T_x+1到达指定位置。

1)蜂群无人机起飞前，进行初始化设置

1.1)制定每架无人机的航线；

1.2)设置统一开始计时的时间点T₀和最终实现组群的时间点T，即所有无人机需在同一时间坐标系下飞行；

1.3)在每条航线上选取多个位置点P_x，并对多个位置点P_x分别指定到达时间T_x，x＝1，2，3……，即每个位置点P_x与指定到达时间T_x一一对应。

2)控制蜂群无人机起飞，使每架无人机沿各自的航线飞行。

3)在无人机飞行至某一指定到达时间T_x时，将其实际位置P_x′与T_x对应的位置点P_x进行对比判断，并根据判断结果确定无人机后续飞行速度v_T，具体判断规则是：

若实际位置P_x′等于位置点P_x，则保持飞行速度不变，以保证无人机在下一指定到达时间T_x+1也能够到达对应的位置点P_x+1；

若实际位置P_x′小于位置点P_x，即无人机将延迟到达位置点P_x，则提高飞行速度，以保证无人机能够在下一指定到达时间T_x+1到达下一位置点P_x+1；

若实际位置P_x′大于位置点P_x，即无人机已提前到达位置点P_x，则降低飞行速度，以保证无人机能够在下一指定到达时间T_x+1到达下一位置点P_x+1。

上述后续飞行速度v_T的具体值可根据提前设定的无人机不同档位速度控制，也可根据无人机在该指定到达时间T_x的实际位置P_x′与下一指定到达时间T_x+1对应的位置点P_x+1之间的航线距离S_T以及两指定到达时间决定，即v_T＝S_T/(T_x+1-T_x)。

4)控制无人机以后续飞行速度v_T继续飞行至下一指定到达时间T_x+1，并重复步骤3)，直至在时间点T实现组群。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其保护范围的限制，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用于其他相关技术领域，均包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种蜂群无人机组群方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

1)蜂群无人机起飞前，进行初始化设置

1.1)制定每架无人机的航线；

1.2)设置统一开始计时的时间点T₀和最终实现组群的时间点T；

1.3)在每条航线上选取多个位置点P_x，并对多个位置点P_x分别指定到达时间T_x，x≥1；

2)控制蜂群无人机起飞，使每架无人机沿各自的航线飞行；

3)无人机飞行至某一位置点P_x，将其实际到达时间T_x′与P_x对应的指定到达时间T_x进行对比判断，并根据判断结果确定无人机后续飞行速度v_P；

或者无人机飞行至某一指定到达时间T_x，将其实际位置P_x′与T_x对应的位置点P_x进行对比判断，并根据判断结果确定无人机后续飞行速度v_T；

4)控制无人机以后续飞行速度v_P继续飞行至下一位置点P_x+1或者控制无人机以后续飞行速度v_T继续飞行至下一指定到达时间T_x+1，并重复步骤3)，直至在时间点T实现组群。

2.根据权利要求1所述的蜂群无人机组群方法，其特征在于：

所述步骤3)中无人机飞行至某一位置点P_x，将其实际到达时间T_x′与P_x对应的指定到达时间T_x进行对比判断的具体规则是：

若实际到达时间T_x′等于指定到达时间T_x，则保持飞行速度不变；

若实际到达时间T_x′大于指定到达时间T_x，则提高飞行速度；

若实际到达时间T_x′小于指定到达时间T_x，则降低飞行速度。

3.根据权利要求1所述的蜂群无人机组群方法，其特征在于：

所述步骤3)中无人机飞行至某一指定到达时间T_x，将其实际位置P_x′与T_x对应的位置点P_x进行对比判断的具体规则是：

若实际位置P_x′等于位置点P_x，则保持飞行速度不变；

若实际位置P_x′小于位置点P_x，则提高飞行速度；

若实际位置P_x′大于位置点P_x，则降低飞行速度。

4.根据权利要求1或2或3所述的蜂群无人机组群方法，其特征在于：

所述步骤3)中后续飞行速度v_P或v_T根据提前设定的无人机不同档位速度控制。

5.根据权利要求1或2或3所述的蜂群无人机组群方法，其特征在于：

所述步骤3)中后续飞行速度v_P以无人机在该位置点P_x的实际到达时间T_x′、下一位置点P_x+1对应的指定到达时间T_x+1以及两位置点之间的航线距离S_P决定，即v_P＝S_P/(T_x+1-T_x′)。

6.根据权利要求1或2或3所述的蜂群无人机组群方法，其特征在于：

所述步骤3)中后续飞行速度v_T以无人机在该指定到达时间T_x的实际位置P_x′与下一指定到达时间T_x+1对应的位置点P_x+1之间的航线距离S_T以及两指定到达时间决定，即v_T＝S_T/(T_x+1-T_x)。