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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115525061A(43)申请公布日2022.12.27(21)申请号202210792543.6(22)申请日2022.07.05(71)申请人中国人民解放军陆军航空兵学院地址101116北京市通州区台湖镇台湖大街9号(72)发明人李五洲郝文龙张文伟王旭东吴超熊伟汤鑫张志远(74)专利代理机构北京科名专利代理有限公司11468专利代理师陈朝阳(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于图论的多无人机协同控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于图论的多无人机协同控制方法,包括以下步骤:步骤S1,通过多无人机各个无人机之间的通讯关系确定多无人机的通讯网络图;步骤S2,通过通讯网络图生成多无人机控制关系树;步骤S3,通过步骤S2生成的控制关系树,确定每个无人机的相对运动控制的参考点;步骤S4,确定各个无人机之间的控制关系,实现多无人机协同控制。步骤S5,当参加协同任务的无人机出现异常后,控制关系树发生变化,产生有些无人机没有相对运动控制的参考点,这时通过重构控制关系树来重新生成实现协同控制。通过本发明的上述生成树算法可以自动快速地得到所有无人机的控制结构,实现无人机蜂群的快速控制以及在某个无人机发生故障或异常时的快速重新控制。CN115525061ACN115525061A权利要求书1/1页1.一种基于图论的多无人机协同控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1,通过多无人机各个无人机之间的通讯关系确定多无人机的通讯网络图;步骤S2,通过通讯网络图生成多无人机控制关系树;步骤S3,通过步骤S2生成的控制关系树,确定每个无人机的相对运动控制的参考点;步骤S4,确定各个无人机之间的控制关系,实现多无人机协同控制。2.根据权利要求1所述的一种基于图论的多无人机协同控制方法,其特征在于,所述的步骤S2中,控制关系树的生成采用宽度优先生成树算法,以接近起始节点的程度依次扩展节点的,在对下一层的任一节点进行搜索之前,必须搜索完本层的节点,实现无人机协同的通讯关系向控制关系的转化。3.根据权利要求2所述的一种基于图论的多无人机协同控制方法,其特征在于,所述的宽度优先生成树算法具体步骤为:步骤S21,建立两个链表命名为Open和Closed表,其中Open表示未扩展的节点,Closed表示已经扩展的节点;步骤S22,把整个协同编队的领航无人机作为起始节点,并作为控制树的根;步骤S23,将该节点放Open表中;步骤S24,判断Closed表的长度是否为无人机的个数,如果是则终止;步骤S25,将Open表中的节点数据移到Closed表,将该节点作为控制树的节点,其指针指向的节点的下一层的节点;步骤S26,扩展该节点的后继节点,如果该节点在Closed表中存在,则不扩展,如果在Closed表中不存在,则放至Open表末端,并提供回到该节点的指针;步骤S27,回到步骤S24。4.根据权利要求3所述的一种基于图论的多无人机协同控制方法,其特征在于,还包括步骤S5,当参加协同任务的无人机出现异常后,控制关系树发生变化,产生有些无人机没有相对运动控制的参考点,这时通过重构控制关系树来重新生成实现协同控制。5.根据权利要求4所述的一种基于图论的多无人机协同控制方法,其特征在于,所述的步骤S5中,对不同位置的无人机异常具体处理方法包括:S51,当整个编队的领航无人机出现损坏后,必须重新选定领航无人机,并调用生成树算法重构控制关系树;S52,当处于控制树顶端和底层中间的无人机出故障,可以将处于故障无人机子节点的无人机迅速找到与之通讯的无人机,并作为该无人机的子节点,以实现快速重构,若找不到与之通讯的无人机,则通过S51中的生成树算法重新生成控制关系树;S53,当处于控制树底层的无人机出现损坏时,不影响现有控制关系树,不需要进行处理。2CN115525061A说明书1/5页一种基于图论的多无人机协同控制方法技术领域[0001]本发明涉及无人机技术领域,具体为一种基于图论的多无人机协同控制方法。背景技术[0002]多无人机的编队控制方法有跟随领航法(Leader‑Followe)、基于行为的方法、虚拟结构法、人工势场法、分布式控制、预测控制、利用图论的知识分析设计的方法等。Leader‑Follower应用最为广泛,其结构简单,便于理解。但是,由于整个编队队伍的行为仅由Leader决定,不存在队形反馈,当Leader发生故障时,整个系统有可能瘫痪。[0003]多无人机的编队队形保持涉及的最基本问题有两方面内容:一是队形保持中的决策问题,即根据整个编队的内外部条件决定如何进行队形保持。二是队形保持中的控制器设计,其中包括紧密队形(Clos