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专利号: 2019103030745
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.无线紫外光引导的无人机编队最优分簇队形保持的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,编队内所有无人机搭载半球形LEDs阵列,形成紫外虚拟势场;

步骤2,将编队内的无人机根据邻居无人机数目分为多个簇;

步骤3,簇首无人机利用紫外虚拟势场引导簇内无人机飞行;

步骤4,簇首无人机跟踪期望轨迹,簇内其他无人机与其簇首无人机保持期望距离和方位,即可完成编队队形保持飞行任务。

2.根据权利要求1所述的无线紫外光引导的无人机编队最优分簇队形保持的方法,其特征在于,步骤1中,半球形LEDs阵列经向和纬向均由多个排列的灯珠组成,灯珠可发出三种不同波长的紫外光,形成紫外虚拟势场,不同的波长指示不同区域,本发明将紫外虚拟势场分为三个区:预警区、通信区和识别区;每列经向LEDs发出的紫外光发散光束作为相对方位指引。

3.根据权利要求1所述的无线紫外光引导的无人机编队最优分簇队形保持的方法,其特征在于,步骤2中,将无人机编队内的成员分为多个簇,每个簇有一个簇首无人机;选择簇首的原则是每个无人机都可以作为簇首,邻居无人机最多的无人机优先成为簇首,其邻居无人机作为簇内成员;假设由m个无人机组成的无人机编队,则当前的通信链路拓扑图G=(V,E),V是节点集,E是边集合,具体分簇的步骤如下:步骤2.1,根据蜂群无人机网络拓扑,遍历每个无人机的邻居节点,并将其放在邻域集合γi,i∈m中;

步骤2.2,在邻域集合γi,i∈m中查找邻居无人机数目最多的节点,将其作为第一个簇首,此簇首邻域内的无人机作为簇成员,继续遍历除了第一簇之外的节点,找到剩下节点中邻居无人机最多的节点,作为第二个簇首,剩下节点中其邻域内的无人机作为第二簇首的簇成员,按照这种方法遍历完所有节点,使每个无人机节点都在各自的簇内;

步骤2.3,完成分簇,簇与簇之间通过最近通路连接。

4.根据权利要求1所述的无线紫外光引导的无人机编队最优分簇队形保持的方法,其特征在于,步骤3中,若邻居无人机进入簇首预警区,簇首立即发出近机警告,使无人机飞离预警区;通信区属于簇首无人机的正常通信范围,此区域的无人机均可与簇首无人机通信,簇首无人机已知簇内无人机的相对位置和相对距离,利用紫外光引导簇内无人机飞行在预期位置,并与簇首无人机保持既定距离;识别区用于邻居无人机的识别,判断是否属于这一簇。

5.根据权利要求1所述的无线紫外光引导的无人机编队最优分簇队形保持的方法,其特征在于,步骤4中,蜂群无人机保证通信和编队拓扑稳定的前提下,还要按期望轨迹飞行;

此时只需要簇首无人机跟踪期望轨迹,其他无人机与簇首无人机保持期望距离和方位即可完成编队拓扑保持飞行任务;

队形保持行为是指当无人机编队知道自己期望的队形之后,任意无人机在编队中与其它无人机的相互位置也就确定了,簇首无人机通过紫外光引导无人机按其与簇首无人机的相互位置保持队形。

6.根据权利要求2所述的无线紫外光引导的无人机编队最优分簇队形保持的方法,其特征在于,所述的三种不同波长分别是200nm、280nm、320nm。