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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明公开了一种分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法，该方法能够使分布式无人机集群的避碰过程能够不依靠多次迭代计算，而是通过一次性计算得到每对冲突的机动角，对其进行寻优，得到一次性避碰的可行方案，在比例导引法的基础上，不仅能够达到原有的协同制导目的，还可以在产生冲突时，及时进行机动，避免无人机间发生碰撞。

主权项：1.一种分布式无人机集群协同制导过程中的群内避碰控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，无人机集群中的每个无人机都与其周围预定范围内的邻机交互，获得交互时刻的相对位置和相对速度；步骤2，每个无人机都解算筛选出在预定时间τ内可能与其发生碰撞的邻机，并记录其序号；步骤3，针对每一个记录序号的邻机，无人机解算获得能够避免与其碰撞的自身机动角度，并分别记录；步骤4，建立效用函数wij，基于效用函数筛选出能够使总冲突最小的机动角，记为δφi，进一步解算获得该机动角δφi对应的角速度ωc；步骤5，通过无人机的避碰过程与制导过程加权，获得无人机的实际航向角速度ω，并据此对无人机进行控制；所述无人机集群中的每个无人机都实时获知其自身的位置和速度信息，并且能够将该信息传递给其周围预定范围内的邻机；在步骤2中，每个无人机都解算获得其自身在时间τ内的轨迹，还解算获得其周围预定范围内的邻机的预测轨迹，分别获得时间τ内，无人机与其每一个邻机之间的最小距离rij，当所述最小距离小于安全距离rs时，将该最小距离对应的邻机记录为可能与其发生碰撞的邻机；在所述步骤3中，解算获得能够避免碰撞的自身机动角度的过程包括如下子步骤：子步骤1：获得邻机在τ时间后能够到达的位置，以此位置为中心，以安全距离为半径做圆球，得到安全区域；子步骤2：获得无人机自身与所述安全区域相切的速度方向，该速度方向至少有两个，对应获得至少两个机动角度；子步骤3：根据无人机的机动能力去除不符合要求的机动角度；当符合要求的机动角度为两个或者两个以上时，按照逆时针机动原则筛选出机动角度，作为所述能够避免碰撞的自身机动角度；所述步骤4包括如下子步骤：子步骤a：建立如下式一中所示的效用函数wij，根据步骤3中获得的第一个机动角度δφi1，在保持邻机速度大小、邻机速度方向、自身速度大小不变的情况下，获得对应的rij，进而获得对应的效用函数wij： 其中，wij表示效用函数，rij表示第i架无人机与其第j个邻机之间在时间τ内的最小距离；ris表示第i架无人机的安全距离；子步骤b：根据下式二，基于效用函数获得总冲突W： 其中，W表示总冲突，i表示第i个无人机，j表示预定时间τ内可能与自身发生碰撞的第j个邻机；ni表示步骤3中获得的第i个无人机的机动角度数量，也是第i个无人机对应的预定时间τ内可能与其发生碰撞的邻机数量；子步骤c：重复子步骤a和子步骤b，使得步骤3中获得的机动角度都对应获得总冲突W，共获得ni个总冲突W；从中挑选出最小的总冲突W，并将其对应的机动角度记为δφi，进一步解算获得该机动角δφi对应的角速度ωc；在所述步骤5中，当预定时间τ内不存在可能发生碰撞的邻机时，所述航向角速度ω＝ωk，其中，ωk表示制导所需的机动角速度；当预定时间τ内存在可能发生碰撞的邻机时，所述航向角速度ω＝0.2ωk+0.8ωc。

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