一种反蜂群无人机的飞行器控制方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111538255A(43)申请公布日2020.08.14(21)申请号202010570428.5(22)申请日2020.06.19(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人王玉杰高显忠侯中喜贾高伟郭正(74)专利代理机构长沙国科天河知识产权代理有限公司43225代理人邱轶(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)G05D1/10(2006.01)G05D1/08(2006.01)G05D1/04(2006.01)权利要求书2页说明书14页附图10页(54)发明名称一种反蜂群无人机的飞行器控制方法及系统(57)摘要本申请涉及一种反蜂群无人机的飞行器控制方法及系统，包括创建无人机组件和环境组件的模型，所述无人机组件用于模拟反蜂群无人机的性能参数，所述环境组件用于模拟仿真环境参数；根据所述无人机组件模型、所述环境组件模型以及无人机控制器中预先设置的配置信息，生成仿真模型；设置无人机飞行的飞行航线，将所述飞行航线输入到所述仿真模型中；实时采集所述仿真模型输出的仿真飞行参数，当所述仿真飞行参数达到设置的阈值时，向无人机组件发送飞行模式的切换指令。通过垂向飞行模式实现无人机的垂直起降功能，通过水平飞行模式实现无人机的长航时和快速巡航功能，实现多功能一体集成，从而满足在复杂环境下执行特殊任务的要求。CN111538255ACN111538255A权利要求书1/2页1.一种反蜂群无人机的飞行器控制方法，所述方法包括：创建无人机组件和环境组件的模型，所述无人机组件用于模拟反蜂群无人机的性能参数，所述环境组件用于模拟仿真环境参数；根据所述无人机组件模型、所述环境组件模型以及无人机控制器中预设配置信息，生成仿真模型；设置无人机飞行的飞行航线，将所述飞行航线输入到所述仿真模型中；实时采集所述仿真模型输出的仿真飞行参数，当所述仿真飞行参数达到设定的阈值时，向无人机组件发送飞行模式的切换指令；所述飞行模式包括：垂向飞行模式、水平飞行模式以及过渡飞行模式。2.根据权利要求1所述的反蜂群无人机的飞行控制方法，其特征在于，所述预设配置信息至少包括航线、航路点、位置、速度、加速度、距离、俯仰角、偏航角、航迹角、侧滑角、攻角、力、控制力矩以及转动惯量；其中，所述力至少包括无人机四个螺旋桨产生的总拉力、任一螺旋桨的拉力、空气压力、升力、阻力；所述控制力矩至少包括滚转控制力矩、俯仰控制力矩、偏航控制力矩；所述阈值至少包括距离阈值、航迹角阈值和偏航角阈值。3.根据权利要求2所述的一种反蜂群无人机的飞行器控制方法，其特征在于，当所述无人机组件从垂向飞行模式切换为水平飞行模式时仿真飞行参数同时满足：到下一预设航路点的距离大于设定的距离阈值、到下一预设航路点的期望航迹角小于设定的航迹角阈值以及到下一预设航路点的期望偏航角阈值小于设定的偏航角阈值。4.根据权利要求2所述的一种反蜂群无人机的飞行器控制方法，其特征在于，当所述无人机组件从水平飞行模式切换为垂向飞行模式时仿真飞行参数满足：到下一预设航路点的距离小于设定的距离阈值或到下一预设航路点的期望航迹角大于设定的航迹角阈值。5.根据权利要求1所述的一种反蜂群无人机的飞行器控制方法，其特征在于，所述无人机采用垂直起降模态控制进行垂向飞行模式控制，所述无人机采用快速平飞模态控制进行水平飞行模式控制，所述无人机采用混合模态切换控制过渡飞行模式控制。6.根据权利要求5所述的一种反蜂群无人机的飞行器控制方法，其特征在于，所述无人机在垂向飞行模式时还需要建立基于反蜂群无人机的动力学模型和运动学模型；根据所述动力学模型分析无人机组件所受压力与空气速度、空气密度、无人机形状和姿态的函数关系；根据所述运动学模型分析无人机组件的动作类型和运动轨迹。7.根据权利要求5所述的一种反蜂群无人机的飞行器控制方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述无人机组件采用垂直起降模态控制时，执行起飞、降落以及紧急情况下的稳定控制；当所述无人机组件采用快速平飞模态控制时，执行自适应协调控制，扩展无人机集群的安全飞行包线；当所述无人机组件采用混合模态切换控制时，以无人机的俯仰角作为调度变量，根据俯仰角的值控制完成过渡飞行过程。8.一种反蜂群无人机的飞行器控制系统，其特征在于，所述系统包括：2CN111538255A权利要求书2/2页组建模块，用于创建无人机组件和环境组件的模型，所述无人机组件用于模拟反蜂群无人机的性能参数，所述环境组件用于模拟仿真环境参数；模型生成模块，用于根据所述无人机组件模型、所述环境组件模型以及无人机控制器中预先设置的配置信息，生成仿真模型；制导模块，用于设置无人机飞行的飞行航线，将所述飞行航线