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龙图腾网恭喜浙江大学申请的专利面向无人机编队保持的航路规划方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114637323B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210194008.0，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权面向无人机编队保持的航路规划方法是由卢洋;陈征设计研发完成，并于2022-03-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本面向无人机编队保持的航路规划方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种面向无人机编队保持的航路规划方法，首先定义编队方向角用以描述编队朝向，基于无人机间的相对位置关系和编队方向角建立编队模型；然后将编队方向角和编队方向角速度作为状态变量，将无人机转弯时候的推力和法向加速度作为约束变量，构建最优控制问题；基于伪谱法将最优控制问题离散为非线性规划问题，然后对非线性规划问题进行求解，解算出编队转弯过程中编队方向角的变化曲线，从而获得满足动力学约束的从机航路。本发明克服了传统领航跟随法框架下主机快速转弯而导致从机受自身动力学约束而无法保持队形的问题，能够求解出同时满足动力学约束和队形保持要求的从机航路，增加了求解的稳定性，同时求解精度高。

本发明授权面向无人机编队保持的航路规划方法在权利要求书中公布了：1.一种面向无人机编队保持的航路规划方法，其特征在于，包括如下步骤：1定义编队方向角用以描述编队朝向，基于无人机间的相对位置关系和编队方向角建立编队模型；所述步骤1中编队模型具体建立过程如下：首先对于单架无人机采用如下动力学模型： 其中x,y为无人机的二维坐标，v为无人机的速度，θ为偏航角，g为重力加速度，a为法向加速度，T、D分别为推力和阻力，m为无人机质量，k1和k2为阻力系数，k为诱导阻力系数，ρ为空气密度，CD0为零升阻力系数，s为机翼参考面积，无人机控制输入为推力T和法向加速度a；为区分主机和从机的动力学变量，用下标l代表主机，用下标fi代表第i架从机；编队中指定某架无人机为主机，主机航路由任务系统给定；整个编队队形视为刚体，编队转弯时保持刚体队形不变；针对编队朝向进行单独分析，在二维平面内定义编队方向角为队形刚体的朝向方向与x轴间的夹角，用以描述编队朝向，则主机和从机之间的位置关系为： 式2中Li为主机与第i架从机之间的距离，为主机和第i架从机间连线与编队朝向之间的夹角；式2即为编队模型，要想维持队形不变，则Li和应均为固定值，因此通过编队方向角θv能够确定从机位置；2将编队方向角和编队方向角速度作为状态变量，将无人机转弯时候的推力和法向加速度作为约束变量，构建最优控制问题；所述步骤2中，将无人机编队方向角θv和编队方向角速度作为状态变量z1和z2，得状态方程： 式3中u为虚拟控制作用；最优控制问题的路径约束为从机在飞行过程中的动力学约束，表现为最大推力限制和偏航角速度限制： 式4中afmax和Tfmax分别代表允许的最大法向加速度和最大推力，且式4中具体有： 式5中ωl为主机转弯时的角速度大小，并且对于第i架从机速度大小有： 在时域[t0,tf]内，令编队方向角尽量与主机偏航角一致，选取性能指标为： 在终端tf时刻，编队方向角达到期望值并且编队方向角速度为0，即终端条件为： 以上所描述的状态方程、路径约束、性能指标以及终端条件共同构成最优控制问题；3基于伪谱法将最优控制问题离散为非线性规划问题，然后对非线性规划问题进行求解，获得编队转弯过程中编队方向角的变化，从而获得满足动力学约束的从机航路；所述步骤3中，基于伪谱法求解最优控制问题的具体过程如下：在建立最优控制问题后，采用自适应Radau伪谱法对问题进行求解；首先对最优控制问题进行离散，获得非线性规划问题；采用如下时间变换： 从而将时域从[t0,tf]变换至τ∈[τ0,τf]，其中τ0＝-1，τf＝1；再将变换后的时域τ∈[τ0,τf]分为K个网格区间，在每个子网格区间上再对最优控制问题进行离散，从而将编队转弯协同航路规划的最优控制问题转化为非线性规划问题，通过非线性规划求解器求解；非线性规划求解后，需要对每个网格内配点处的最大误差进行判断；如果最大误差大于容许值，那么采用hp自适应方法更新网格；所述采用hp自适应方法更新网格，具体步骤为：1计算所有配点处的残差，进而获得最大残差与平均残差之比β；2判断比值β是否超过允许的最大值，如果超过则采用改变插值多项式的阶次更新网格，否则采用增加配点数的方法更新网格；3更新网格后重新对问题进行求解，直到满足误差要求。

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