本发明涉及民用无人机路径协调领域,具体涉及基于有无人协同的民用异构无人集群路径协调方法及系统。
背景技术:
1、随着无人机技术的快速发展,民用无人机的应用日益广泛,如农业植保、电力巡检、灾害救援等。为完成复杂任务,通常需要多架无人机协同工作,形成无人机集群。然而,现有的集群路径规划方法大多针对同构无人机,缺乏对异构无人机集群的应用,在实际应用中,由于任务需求和性能限制,异构无人机协同越来越普遍,而采用同构无人机集群的路径规划应用于异构无人机集群的路径规划,会导致异构集群协同效率不高;同时,当面临复杂环境时,如地形复杂多变、电磁干扰、障碍物众多等,会导致预先规划的路径难以满足实时变化的需求,异构无人机集群的环境适应性不足。
技术实现思路
1、本申请通过提供了基于有无人协同的民用异构无人集群路径协调方法及系统,旨在解决现有技术中民用无人机集群路径规划的环境适应性不足、异构集群协同效率不高的技术问题。
2、鉴于上述问题,本申请提供了基于有无人协同的民用异构无人集群路径协调方法及系统。
3、本申请公开的第一个方面,提供了基于有无人协同的民用异构无人集群路径协调方法,该方法包括:获取无人机协同飞行任务,并对无人机协同飞行任务解析,建立n个子任务单体;依据无人机协同飞行任务进行初始环境采集,建立基础环境库,执行闲置无人机自检,建立闲置无人机的特征集,特征集包括性能特征和电量特征,以基础环境库、n个子任务单体和特征集进行特征匹配,完成闲置无人机与n个子任务单体的任务配对,建立n个无人机-子任务映射;依据n个无人机-子任务映射进行n个无人机分类,建立搜索集群和追随集群;依据对应的子任务规划搜索集群的飞行轨迹和追随集群的预飞行轨迹,并以搜索集群执行实时环境数据采集;以实时环境数据采集结果和追随集群的子任务单体进行预飞行轨迹调整,并更新飞行控制参数,以完成无人机协同飞行任务的路径协调。
4、本申请公开的另一个方面,提供了基于有无人协同的民用异构无人集群路径协调系统,该系统包括:飞行任务获取模块,用于获取无人机协同飞行任务,并对无人机协同飞行任务解析,建立n个子任务单体;任务映射建立模块,用于依据无人机协同飞行任务进行初始环境采集,建立基础环境库,执行闲置无人机自检,建立闲置无人机的特征集,特征集包括性能特征和电量特征,以基础环境库、n个子任务单体和特征集进行特征匹配,完成闲置无人机与n个子任务单体的任务配对,建立n个无人机-子任务映射;无人机分类模块,用于依据n个无人机-子任务映射进行n个无人机分类,建立搜索集群和追随集群;环境数据采集模块,用于依据对应的子任务规划搜索集群的飞行轨迹和追随集群的预飞行轨迹,并以搜索集群执行实时环境数据采集;轨迹调整模块,用于以实时环境数据采集结果和追随集群的子任务单体进行预飞行轨迹调整,并更新飞行控制参数,以完成无人机协同飞行任务的路径协调。
5、本申请中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
6、由于采用了获取无人机协同飞行任务,并对无人机协同飞行任务解析,建立n个子任务单体,将复杂任务分解为多个子任务,为异构无人机的任务分配奠定基础;依据无人机协同飞行任务进行初始环境采集,建立基础环境库,执行闲置无人机自检,建立闲置无人机的特征集,以基础环境库、n个子任务单体和特征集进行特征匹配,完成闲置无人机与n个子任务单体的任务配对,建立n个无人机-子任务映射,通过自检获取异构无人机特征,并与环境特征、任务需求匹配,实现异构无人机与子任务的最优配对;依据n个无人机-子任务映射进行n个无人机分类,建立搜索集群和追随集群,对异构无人机进行分组,构建具有不同功能的搜索集群和追随集群,为协同执行任务做准备;依据对应的子任务规划搜索集群的飞行轨迹和追随集群的预飞行轨迹,并以搜索集群执行实时环境数据采集,为追随集群的路径优化提供数据支持,实现集群内的分工协作;以实时环境数据采集结果和追随集群的子任务单体进行预飞行轨迹调整,并更新飞行控制参数,以完成无人机协同飞行任务的路径协调,根据搜索集群反馈的实时环境信息,对追随集群预规划路径进行动态优化的技术方案,解决了现有技术中民用无人机集群路径规划的环境适应性不足、异构集群协同效率不高的技术问题,达到了通过搜索集群与追随集群协同进行环境感知与轨迹优化,提高异构无人机集群环境适应性与协同效率的技术效果。
7、上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
1.基于有无人协同的民用异构无人集群路径协调方法,其特征在于,所述方法包括:
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述以所述基础环境库、n个子任务单体和特征集进行特征匹配,包括:
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述将遍历适配值、电量淘汰约束和环境适配值进行归一化处理,根据处理结果完成匹配,包括:
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依据对应的子任务规划搜索集群的飞行轨迹和追随集群的预飞行轨迹,并以搜索集群执行实时环境数据采集,包括:
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述以实时环境数据采集结果和追随集群的子任务单体进行预飞行轨迹调整,并更新飞行控制参数,包括:
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
8.基于有无人协同的民用异构无人集群路径协调系统,用于实施权利要求1-7任意一项所述的基于有无人协同的民用异构无人集群路径协调方法,其特征在于,所述方法包括: