一种用于双无人机协同的时空同步匹配方法

摘要

本发明公开了一种用于双无人机协同的时空同步匹配方法，按照定义的双无人机协同代价函数计算每个无人机当前节点到所有可扩展节点的协同代价，选取协同代价最小的可扩展节点作为扩展航迹节点，得到双无人机当前航迹段。本发明的双无人机协同代价函数弥补了现有方法中代价函数仅考虑单个无人机航迹规划约束条件的不足，使得航迹点生成过程加入了双无人机的同步，更接近真实过程。本发明将双无人机各自的航迹划分为航迹段，将时间协同转化为航迹代价嵌入到单个无人机航迹段规划的代价函数中，实现了双无人机到达航迹段节点的时间偏差和航迹冲突消解，解决了现有技术中航迹规划与任务协同相分离，不考虑时空同步对航迹规划的影响等问题。

主权项

一种用于双无人机协同的时空同步匹配方法，所述双无人机包括无人机UAV‑A和无人机UAV‑B，其特征在于，定义无人机航迹段(T_i,T_i+1)对应的双无人机协同代价函数：cost(T_i,T_i+1)为协同代价，T_i为当前节点，T_i+1为扩展节点；C_p为当前航迹段(T_i,T_i+1)的最小航迹代价函数，λ_p为各最小航迹代价函数对应的代价系数，L(T_i,T_i+1)为当前航迹段(T_i,T_i+1)的协同航程代价函数，α为协同航程代价的代价系数；其中p＝1,2,…,7；用于双无人机协同的时空同步匹配方法的具体步骤如下：(1)获取无人机UAV‑A的航迹段起点A₁、终点A_K以及航迹规划所需约束条件，获取无人机UAV‑B的航迹段起点B₁、终点B_K及航迹规划所需约束条件，令循环变量i＝1；(2)计算无人机UAV‑A当前航迹节点A_i的可扩展节点(X₁,X₂,…,X_n)；计算无人机UAV‑B当前航迹节点B_i的可扩展节点(Y₁,Y₂,…,Y_m)；(3)按照定义的双无人机协同代价函数计算无人机UAV‑A当前航迹节点A_i到所有可扩展节点(X₁,X₂,…,X_n)的协同代价cost(A_i,X₁),cost(A_i,X₂),……,cost(A_i,X_n)；选取协同代价最小的可扩展节点作为无人机UAV‑A当前航迹节点A_i的扩展航迹节点A_i+1；对应的协同代价为cost(A_i,A_i+1)，得到无人机UAV‑A当前航迹段为(A_i,A_i+1)；按照定义的双无人机协同代价函数计算计算无人机UAV‑B当前航迹节点B_i到所有可扩展节点(Y₁,Y₂,…,Y_m)的协同代价cost(B_i,Y₁),cost(B_i,Y₂),……,cost(B_i,Y_m)；选取协同代价最小的可扩展节点作为无人机UAV‑B当前航迹节点B_i的扩展航迹节点B_i+1，对应的协同代价为cost(B_i,B_i+1)，得到无人机UAV‑B当前航迹段为(B_i,B_i+1)；(4)判断无人机UAV‑A和无人机UAV‑B当前航迹段是否满足安全距离与非交叉约束条件，如不满足安全距离与非交叉约束条件，转入步骤(5)；如果满足安全距离与非交叉约束条件，转入步骤(6)；(5)比较无人机UAV‑A当前航迹段(A_i,A_i+1)与无人机UAV‑B当前航迹段(B_i,B_i+1)的协同代价大小；若无人机UAV‑B当前航迹段(B_i,B_i+1)的协同代价较大，保留无人机UAV‑A当前航迹节点A_i的扩展航迹节点A_i+1，加入无人机UAV‑A航迹列表；重新选择协同代价次小的无人机UAV‑B的可扩展节点作为扩展航迹节点B_i+1，得到无人机UAV‑B当前航迹段为(B_i,B_i+1)，然后转入步骤(4)；若无人机UAV‑A当前航迹(A_i,A_i+1)的协同代价较大，保留无人机UAV‑B当前航迹节点B_i的扩展航迹点B_i+1，加入无人机UAV‑B航迹列表；重新选择协同代价次小的无人机UAV‑A的可扩展节点作为扩展航迹节点A_i+1，得到无人机UAV‑A当前航迹段为(A_i,A_i+1)，转入步骤(4)；(6)保留UAV‑A当前的扩展航迹节点A_i+1，加入UAV‑A航迹列表；保留UAV‑B当前的扩展航迹节点B_i+1，加入UAV‑B航迹列表；将扩展航迹节点更新为当前航迹节点，即令i增加1；(7)判断是否满足航迹规划结束条件，如不满足，转入步骤(2)；若满足，则结束；所述步骤(4)判断无人机UAV‑A和无人机UAV‑B当前航迹段是否满足安全距离与非交叉约束条件的方法如下：计算航迹交叉性参数R，计算航迹安全距离参数Q，若R·Q<0，则认为满足安全距离与非交叉约束条件，若R·Q≥0，则认为不满足安全距离与非交叉约束条件；Ds为飞行安全距离。