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申请/专利权人：中国兵器装备集团自动化研究所有限公司

摘要：本发明公开了一种多无人机协同跟踪系统，将无人机集群中的僚机再次细化为搜索机和伴飞无人机，在伴飞无人机消耗完毕之前搜索机只执行搜索任务，伴飞无人机只执行跟踪任务，细化僚机分工，避免僚机同时执行多重任务。搜索机和伴飞机拥有两套独立存在且互不干扰的规划系统，且搜索无人机和伴飞无人机只有在数量变化后才会触发任务重规划，这将大大减小任务规划系统的负荷。解决了局部信息不一致给集群自主决策和自主规划带来的问题，减少了任务时变和耦合给集群自主决策和规划带来的问题。

主权项：1.一种多无人机协同跟踪系统，其特征在于，包括：集群无人机，所述集群无人机包括若干同构无人机，所述集群无人机包括长机以及若干僚机；若干所述僚机包括若干搜索机以及若干伴飞机；所述搜索机在所述伴飞机消耗完毕之前用于仅执行目标搜索任务，所述伴飞机用于执行目标跟踪任务；控制单元，所述控制单元包括第一规划模块以及第二规划模块，所述第一规划模块用于对若干所述搜索机的初始运动路径进行规划并在若干所述搜索机数量发生变化后进行搜索任务重规划，所述第二规划模块用于对若干所述伴飞机的初始运动路径进行规划并在若干所述伴飞机数量发生变化后进行伴飞任务重规划；所述控制单元还用于生成目标分配策略以及目标跟踪流程策略；所述目标分配策略包括：确定多架所述搜索机均发现一个目标后，接收每架所述搜索机发送的目标位置信息；利用两架所述搜索机各自发送的目标位置信息判断两架所述搜索机发现的目标的相对距离与距离阈值的关系；确定所述相对距离小于所述距离阈值后，对两架所述搜索机获取到的目标图像进行对比判断两架所述搜索机发现的目标是否为同一目标；确定为同一目标后分配其中一架所述搜索机锁定目标并对目标进行临时跟踪等待分配伴飞机跟踪后继续执行搜索任务，同时使另一架所述搜索机继续执行搜索任务；确定所述相对距离大于所述距离阈值后，确定两架所述搜索机发现的目标为不同目标，分配每架所述搜索机锁定各自发现的目标并分别等待分配伴飞机跟踪后继续执行搜索任务；所述目标分配策略还包括：确定多架所述搜索机均发现多个目标后，接收每架所述搜索机发送的所有的目标位置信息；根据最先发现多个所述目标的所述搜索机发送的目标位置信息判断多个所述目标是否与之前所存储的目标不同；确定不同后确定多个所述目标各自的威胁程度；根据威胁程度由高到低与发现先后顺序一一对应的对应方式，分配相应的所述搜索机对相对应的目标进行临时跟踪，等待分配伴飞机跟踪后继续执行搜索任务，并根据发现目标的先后顺序给各个所述搜索机发送相应的方框编号；确定第一搜索机发现目标后，上升一定高度后锁定发现的目标；根据第一搜索机的位置和其他伴飞机的位置确定需要协同跟踪；根据第一搜索机周围伴飞机距离第一搜索机的距离，确定距离第一搜索机最近的第二伴飞机和第三伴飞机；向第二伴飞机和第三伴飞机发送目的地位置以及第一搜索机对应的方框编号，以便第二伴飞机和第三伴飞机根据命令前往目的地；第二伴飞机和第三伴飞机到达目的地后与第一搜索机保持相同视野，并对目标位置进行拍照，并将拍照后将图片上传至控制单元；接收伴飞机发送的目标对应方框的编号、位置、威胁程度、类别、图片；根据第一搜索机的图片对比第二伴飞机和第三伴飞机的图片，确定需要跟踪的目标；通过长机将相应目标对应的方框编号和跟踪指令发送给相应的选定的伴飞机；选定的伴飞机为第二伴飞机或第三伴飞机；选定的伴飞机生成跟踪方案并跟踪目标；交互完成后所有伴飞机备份目标信息和相应跟踪的伴飞机编号；所述目标跟踪流程策略包括：搜索机发现目标后，发出占用一路视频和跟踪请求，并附带目标对应方框的编号、位置、威胁程度、类别、图片；对比判断是否与现有发现目标为相同且未跟踪的目标，若不是相同的目标，且视频区未占满，返回允许占用指令和需要锁定的目标的方框编号；若视频区四路视频已占满，最终决定权交给地面操控人员；在四路视频占满且地面操控人员同意替换某一路视频时，向被替换搜索机发送关闭视频传输指令，关闭视频的搜索机继续执行搜索任务；搜索机下传经过吊舱处理过的视频给所述控制单元，视频包含每个目标对应的方框，每个方框都有自己对应的编号；所述控制单元根据发现目标的数量，发现目标搜索机附近伴飞机的分布来确定是否生成多机协同跟踪方案；所述控制单元向对应伴飞机发送跟踪命令或取消指令；完成跟踪后重规划，规划完成后将所有信息传给所有伴飞机备份；其中，所述第一规划模块以及所述第二规划模块均采用改进的CAPT算法实现无障碍物情况下的多机无碰撞全局直线路径规划，并使用HybridA*算法进行动静态路径规划以及躲避威胁区、障碍区；所述改进的CAPT算法的目标函数由下式表示： 式中：N为无人机规模与无人机目标位置数量，为增广分配矩阵，表示目标分配矩阵，Pt→Xt，t∈[0，T]为CAPT算法到的规划轨迹，T为所有无人机到达最终位置的终止时间，Xt＝[x1tT，x2tT，…，xNtT]为系统状态向量。

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