一种无人机集群的目标搜索控制方法及系统.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CN113759973A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202111070633.6(22)申请日2021.09.13(71)申请人汕头大学地址515063广东省汕头市大学路汕头大学(72)发明人范衠王琛邝文希谷敏强李文姬王诏君李冲(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人叶洁勇(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称一种无人机集群的目标搜索控制方法及系统(57)摘要本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机集群的目标搜索控制方法及系统，所述方法包括：无人机群中的各个无人机通过广播实时共享自身的优先级以及当前位置；无人机群在当前时刻的机群领导者实时确定虚拟领导者的当前位置，并将所述虚拟领导者的当前位置在无人机群内实时广播；无人机群中的无人机根据该无人机的第一距离、第二距离和第三距离确定该无人机的控制速度；无人机群中的无人机按照所述控制速度跟随虚拟领导者遍历搜索区域，以在避免无人机群中的无人机发生碰撞的前提下，对目标进行集群搜索；本发明实现了无人机群对搜索区域的自主、高效搜索。CN113759973ACN113759973A权利要求书1/3页1.一种无人机集群的目标搜索控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S100、无人机群中的各个无人机通过广播实时共享自身的优先级以及当前位置；步骤S200、无人机群在当前时刻的机群领导者实时确定虚拟领导者的当前位置，并将所述虚拟领导者的当前位置在无人机群内实时广播；其中，所述机群领导者为所述无人机群中优先级最高的无人机；所述虚拟领导者由所述机群领导者设置；步骤S300、无人机群中的无人机根据该无人机的第一距离、第二距离和第三距离确定该无人机的控制速度；其中，所述第一距离为根据该无人机的当前位置与所述无人机群中其他无人机的当前位置确定的距离；所述第二距离为根据该无人机的当前位置与所述虚拟领导者的当前位置确定的距离；所述第三距离为根据该无人机的当前位置与搜索区域的场地边界之间的最短距离；步骤S400、无人机群中的无人机按照所述控制速度跟随虚拟领导者遍历搜索区域，以在避免无人机群中的无人机发生碰撞的前提下，对目标进行集群搜索。2.根据权利要求1所述的一种无人机集群的目标搜索控制方法，其特征在于，步骤S200中，所述无人机群在当前时刻的机群领导者实时确定虚拟领导者的当前位置，包括：所述机群领导者采用莱维飞行算法实时确定虚拟领导者的当前位置，以使所述虚拟领导者对搜索区域进行遍历，并将所述虚拟领导者的当前位置在无人机群内实时广播；其中，所述虚拟领导者在搜索目标的初始时刻位于搜索区域内的任意位置。3.根据权利要求2所述的一种无人机集群的目标搜索控制方法，其特征在于，所述方法还包括：实时确定所述机群领导者是否损毁；在所述机群领导者损毁的情况下，将所述无人机群中优先级仅次于所述机群领导者的无人机作为新的机群领导者。4.根据权利要求1所述的一种无人机集群的目标搜索控制方法，其特征在于，步骤S300中，所述无人机群中的无人机根据该无人机的第一距离、第二距离和第三距离确定该无人机的控制速度，包括：所述无人机群中的无人机获取该无人机的第一距离、第二距离和第三距离；所述无人机群中的无人机根据该无人机的第一距离确定该无人机的第一速度；所述无人机群中的无人机根据该无人机的第二距离确定该无人机的第二速度；所述无人机群中的无人机根据该无人机的第三距离确定该无人机的第三速度；根据该无人机的第一速度、第二速度和第三速度确定该无人机的控制速度。5.根据权利要求4所述的一种无人机集群的目标搜索控制方法，其特征在于，所述无人机的控制速度采用以下公式计算得到：2CN113759973A权利要求书2/3页其中，表示第i个无人机的理论速度，表示第i个无人机在当前时刻的控制速度，vlimit表示无人机的速度截止值，表示第i个无人机的第一速度，vli表示第i个无人机的第二速度，为第i个无人机的第三速度。6.根据权利要求5所述的一种无人机集群的目标搜索控制方法，其特征在于，所述无人机的第一速度采用以下公式计算得到：rep其中，表示第i个无人机的第一速度，r0表示第一距离阈值，ri表示第i个无人机的当前位置，rj表示第j个无人机的当前位置，rij表示第i个无人机与第j个无人机的第一距rep离，rij＝|ri‑rj|，C为第一增益系数，表示第i个无人机受到第j个无人机形成的第一排斥速度。7.根据权利要求5所述的一种无人机集群的目标搜索控制方法，其特征在于，所述无人机的第二速度采用以下公式计算得到：其中，vli表示第i个无人机的第二速度，rileader表示第i个无