一种无人机编队队形控制方法及装置

本发明涉及无人机，尤其涉及一种无人机编队队形控制方法及装置。

背景技术：

1、随着智能控制技术的发展和进步，无人机也越来越多地进入到人们的视野之中。随着任务难度的不断提升，人们对无人机的要求也随之增加。单个无人机能够完成任务的难度和规模都是有限的，越来越多的无人机集群于近年来被投入使用，从最初的数个无人机集群逐渐到规模化的集群发展，无人机能够完成的任务也越来越复杂、多样。多无人机紧密编队飞行是近年来的一个前沿领域，通过紧密编队的协同，可以达到充分利用有限单机资源的目标，使得编队内的个体能够共同执行复杂任务。因此针对多无人机自主编队控制开展深入研究具有十分重要意义，无人机编队飞行是无人机协同控制的一个重要趋势，拥有广阔的发展前景。在无人机编队飞行过程中，特定编队能够显著增加飞行距离。因此提供一种无人机编队队形控制方法及装置，以提高在不同任务场景下的无人机编队队形控制效率，进而大幅延长无人机编队的航程，实现无人机编队的长距离飞行。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无人机编队队形控制方法及装置，有利于提高在不同任务场景下的无人机编队队形控制效率，进而大幅延长无人机编队的航程，实现无人机编队的长距离飞行。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种无人机编队队形控制方法，所述方法包括：

3、获取无人机初始编队信息和飞行场景信息；所述无人机初始编队信息包括长机位置信息、僚机位置信息和僚机编号信息；

4、基于所述飞行场景信息，确定出无人机编队计算模型；

5、基于所述无人机初始编队信息和所述无人机编队计算模型，确定出目标编队队形信息；所述目标编队队形信息用于对无人机的飞行位置进行控制调整。

6、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，在所述基于所述无人机初始编队信息和所述无人机编队计算模型，确定出目标编队队形之前，所述方法还包括：

7、检测是否接收到无人机角色转换指令，得到检测结果；

8、当所述检测结果为是时，基于所述无人机角色转换指令对所述无人机初始编队信息进行更新。

9、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述基于所述无人机角色转换指令对所述无人机初始编队信息进行更新，包括：

10、判断所述无人机角色转换指令中的角色转换类型是否为长机更换，得到角色判断结果；所述长机更换表征所述无人机的当前编队队形中处于领航者位置的无人机要更换；

11、当所述角色判断结果为是时，基于所述无人机角色转换指令中的目标位置信息和所述僚机位置信息的距离关系，确定出目标长机；

12、从所述僚机位置信息的所有无人机位置信息中确定出与所述目标长机相匹配的无人机位置信息作为目标无人机位置信息，并将所述目标无人机位置信息从所述僚机位置信息中删除；

13、利用所述目标无人机位置信息对所述长机位置信息进行替换更新；

14、基于所述目标长机对应的僚机编号对所述僚机编号信息中的僚机编号进行编号重排序，得到新的僚机编号信息；

15、当所述角色判断结果为否时，基于所述无人机角色转换指令中的损坏无人机信息对所述僚机编号信息中的僚机编号进行编号重排序，得到新的僚机编号信息。

16、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述基于所述无人机角色转换指令中的目标位置信息和所述僚机位置信息的距离关系，确定出目标长机，包括：

17、对所述僚机位置信息中的任一无人机位置信息，计算该无人机位置信息与所述无人机角色转换指令中的目标位置信息的距离，得到该无人机位置信息对应的无人机位置距离；

18、对所有所述无人机位置距离从小到大进行排序，得到距离序列；

19、选取所述距离序列中排序第一的所述无人机位置距离为目标无人机位置距离；

20、确定所述目标无人机位置距离对应的无人机为目标长机。

21、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述基于所述无人机初始编队信息和所述无人机编队计算模型，确定出目标编队队形信息，包括：

22、基于所述无人机初始编队信息和所述无人机编队计算模型，确定出目标僚机编队信息；

23、对所述目标僚机编队信息、所述长机位置信息和所述僚机编号信息依序对所述无人机进行编队队形编排，得到目标编队队形信息。

24、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述无人机编队计算模型包括僚机期望位置模型和无人机动力学模型；

25、所述基于所述无人机初始编队信息和所述无人机编队计算模型，确定出目标僚机编队信息，包括：

26、基于所述僚机期望位置模型对所述长机位置信息和所述僚机编号信息进行计算处理，得到僚机期望位置信息；

27、其中，所述僚机期望位置模型为

28、

29、式中，k为所述僚机编号信息中的编号；。(xk,yk,zk)为所述编号为k的所述无人机的所述僚机期望位置信息；(x,y,x)为长机对应的长机位置信息；(x0,y0,z0)为由所述长机位置信息确定的圆形编队的期望圆心位置坐标；n为所述无人机中僚机的总数。为所述僚机与所述长机所在水平面的高度差；

30、利用所述无人机动力学模型对所述僚机期望位置信息进行计算处理，得到僚机动力信息；

31、对所述僚机期望位置信息和所述僚机动力信息进行整合，得到目标僚机编队信息。

32、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述基于所述飞行场景信息，确定出无人机编队计算模型，包括：

33、对所述飞行场景信息与预设的任务场景集合进行匹配识别，得到目标任务场景类型；所述任务场景集合包括至少3个任务场景；

34、从预设的编队计算模型集合中筛选出与所述目标任务场景类型相匹配的编队计算模型作为无人机编队计算模型。

35、本发明实施例第二方面公开了一种无人机编队队形控制装置，装置包括：

36、获取模块，用于获取无人机初始编队信息和飞行场景信息；所述无人机初始编队信息包括长机位置信息、僚机位置信息和僚机编号信息；

37、第一确定模块，用于基于所述飞行场景信息，确定出无人机编队计算模型；

38、第二确定模块，用于基于所述无人机初始编队信息和所述无人机编队计算模型，确定出目标编队队形信息；所述目标编队队形信息用于对无人机的飞行位置进行控制调整。

39、本发明第三方面公开了另一种无人机编队队形控制装置，所述装置包括：

40、存储有可执行程序代码的存储器；

41、与所述存储器耦合的处理器；

42、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的无人机编队队形控制方法中的部分或全部步骤。

43、本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例第一方面公开的无人机编队队形控制方法中的部分或全部步骤。

44、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

45、本发明实施例中，获取无人机初始编队信息和飞行场景信息；无人机初始编队信息包括长机位置信息、僚机位置信息和僚机编号信息；基于飞行场景信息，确定出无人机编队计算模型；基于无人机初始编队信息和无人机编队计算模型，确定出目标编队队形信息；目标编队队形信息用于对无人机的飞行位置进行控制调整。可见，本发明有利于提高在不同任务场景下的无人机编队队形控制效率，进而大幅延长无人机编队的航程，实现无人机编队的长距离飞行。