CN112731959A - 一种无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无人机编队技术领域，公开了一种无人机编队、圆弧引导切换目标动态规划方法及规划系统，获得切换目标点的指令；确认当前无人机的位置及原有目标点的位置；使用位置信息计算圆弧；在圆弧上设置动态目标点，引导无人机进行掉头机动；完成目标点切换及动态路径规划。本发明可以有效的使无人机进行动态目标点切换，规划合法路径，避免非法路径影响飞行稳定性与飞行安全，提升目标点切换动作的飞行安全性，保证编无人机的路径跟随稳定性。同时，本发明还可以实现无人机编队飞行目标点的动态切换路径规划，能够满足无人机的飞行动力学，减小无人机的机动加速度，提升飞行安全性能。
Description
技术领域
本发明属于无人机编队技术领域，尤其涉及一种无人机编队圆弧引导切换 目标动态规划方法。
背景技术
目前，使用若干架次的无人机编队，在空中组成特定队形进行飞行，并利 用其搭载的载荷完成特定功能。无人机编队的飞行任务非常复杂，且具有一定 的实时性，当飞行目标变化时，需要动态切换路径规划的目标点。目前切换目 标点的实时路径规划属于技术难点，直接切换目标点可能会生成非法路径，需 要一种特定方法引导无人机进行转弯动作。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有切换目标点的实时路 径规划方法中，直接切换目标点可能会生成角度变化过大、无人机无法有效跟 踪的非法路径。
解决以上问题及缺陷的难度为：
需要特定方法解决此问题。
解决以上问题及缺陷的意义为：
实现无人机编队动态目标点切换的路径规划，满足实时目标变换的飞行需 求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无人机编队、圆弧引导切换 目标动态规划方法及规划系统。具体涉及一种无人机、控制、规划、计算领域。
本发明是这样实现的，一种无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法， 利用无人机当前的空间位置、原来目标点和新目标点的位置信息进行特定方法 的圆弧计算，并将目标点设置为在该圆弧上的滑动，实现无人机合法路径的生 成，保证满足无人机运动学需求。
进一步，所述无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法包括以下步骤：
步骤一，获得切换目标点的指令；
步骤二，确认当前无人机的位置及原有目标点的位置；
步骤三，使用步骤一和步骤二中的位置信息计算圆弧；
步骤四，在圆弧上设置动态目标点，引导无人机进行掉头机动；
步骤五，完成目标点切换及动态路径规划。
进一步，所述圆弧计算包括：
(1)以点Ei和Si端点连线L；
(2)基于点Ei、Si和Mti所在平面，以线段L为直径绘制圆弧；
(3)选择远离点Mti的半个圆弧作为轨迹，目标点以一定的角速度沿圆弧运 动，引导无人机逐渐改变方向，称圆弧上的目标点为ESi；
(4)当ESi到达Si位置后，目标点保持不变。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所 述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的无人机编队圆弧引导切换目 标动态规划方法。
本发明的另一目的在于提供一种无人机编队圆弧引导切换目标动态规划系 统，包括：
切换指令获取模块，用于获得切换目标点的指令；
确认当前无人机的位置及原有目标点的位置；
圆弧计算模块，用于使用位置信息计算圆弧；
动态路径规划模块，用于在圆弧上设置动态目标点，引导无人机进行掉头 机动；并完成目标点切换及动态路径规划。
本发明的另一目的在于提供一种无人机编队，所述无人机编队用于实施所 述无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器 和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行 时，使得所述处理器执行如下步骤：
利用无人机当前的空间位置、原来目标点和新目标点的位置信息进行圆弧 计算，并将目标点设置为在所述圆弧上的滑动，实现无人机合法路径的生成
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序， 所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的无人机编队圆弧 引导切换目标动态规划方法。
本发明的另一目的在于提供一种无人机信息数据处理终端，所述无人机信 息数据处理终端用于实现所述的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法。
本发明的另一目的在于提供一种无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方 法在商业活动表演上的应用。
本发明的另一目的在于提供一种无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方 法在公益活动表演上的应用。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提 供的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法，利用无人机当前的空间位置、 原来目标点和新目标点的位置信息进行特定方法的圆弧计算，并将目标点设置 为在该圆弧上的滑动，能够实现无人机合法路径的生成，满足无人机的实际飞 行特点，提升目标点切换动作的飞行安全性。本发明可以有效的使无人机进行 动态目标点切换，规划合法路径，避免非法路径影响飞行稳定性与飞行安全， 保证编无人机的路径跟随稳定性。同时，本发明还可以实现无人机编队飞行目 标点的动态切换路径规划，能够满足无人机的飞行动力学，减小无人机的机动 加速度，提升飞行安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所 需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法流 程图。
图2是本发明实施例提供的改变目标点示意图。
图3是本发明实施例提供的圆弧引导修改目标点示意图。
图4是本发明实施例提供的使用本发明方法的实际生成路径一。
图5是本发明实施例提供的使用本发明方法的实际生成路径二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无人机编队、圆弧引导切换 目标动态规划方法及规划系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划 方法包括以下步骤：
S101，获得切换目标点的指令；
S102，确认当前无人机的位置及原有目标点的位置；
S103，使用S101和S102中的位置信息计算圆弧；
S104，在圆弧上设置动态目标点，引导无人机进行掉头机动；
S105，完成目标点切换及动态路径规划。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
本发明实施例提供的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法，包括以 下步骤：
步骤一：获得切换目标点的指令；
步骤二：确认当前无人机的位置及原有目标点的位置；
步骤三：使用步骤一二中的位置信息计算圆弧；
步骤四：在圆弧上设置动态目标点，以引导无人机进行掉头等机动；
步骤五：完成目标点切换及动态路径规划。
该方法的目的在于，可以有效的使无人机进行动态目标点切换，规划合法 路径，避免非法路径影响飞行稳定性与飞行安全，保证编无人机的路径跟随稳 定性。
本发明实施例提供的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法中，在动 态返航路径规划时，需要实时调整目标点的位置。但直接调整目标点的位置意 味着目标点对无人机的引力作用方向和大小会突然改变，路径会出现折角，导 致加速度过大，不满足无人机的运动学条件，如图2所示。
如图3所示，本发明实施例提供的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方 法，还包括：
(1)以点Ei和Si端点连线L；
(2)基于点Ei、Si和Mti所在平面，以线段L为直径绘制圆弧；
(3)选择远离点Mti的半个圆弧作为轨迹，目标点以一定的角速度沿圆弧运 动，引导无人机逐渐改变方向，称圆弧上的目标点为ESi；
(4)当ESi到达Si位置后，目标点保持不变。
本发明使用圆弧引导以实现满足无人机编队飞行需求的合法目标切换路径 生成。该发明提出了的圆弧生成及圆弧引导实现算法。可以用于生成更平滑稳 定路径。
本发明可以实现无人机编队飞行目标点的动态切换路径规划；
本发明能够满足无人机的飞行动力学，减小无人机的机动加速度，提升飞 行安全性能。
图4、图5为使用本发明方法的实际生成路径。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组 合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程 序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指 令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可 以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算 机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向 另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、 计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或 无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据 中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用 介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。 所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、 或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明 的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的 保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法，其特征在于，所述无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法包括：
利用无人机当前的空间位置、原来目标点和新目标点的位置信息进行圆弧计算，并将目标点设置为在所述圆弧上的滑动，实现无人机合法路径的生成。
2.如权利要求1所述的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法，其特征在于，所述圆弧计算包括：
(1)以点Ei和Si端点连线L；
(2)基于点Ei、Si和Mti所在平面，以线段L为直径绘制圆弧；
(3)选择远离点Mti的半个圆弧作为轨迹，目标点以一定的角速度沿圆弧运动，引导无人机逐渐改变方向，称圆弧上的目标点为ESi；
(4)当ESi到达Si位置后，目标点保持不变。
3.如权利要求1所述的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法，其特征在于，所述无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法具体包括以下步骤：
步骤一，获得切换目标点的指令；
步骤二，确认当前无人机的位置及原有目标点的位置；
步骤三，使用步骤一和步骤二中的位置信息计算圆弧；
步骤四，在圆弧上设置动态目标点，引导无人机进行掉头机动；
步骤五，完成目标点切换及动态路径规划。
4.一种无人机编队圆弧引导切换目标动态规划系统，其特征在于，所述无人机编队圆弧引导切换目标动态规划系统包括：
切换指令获取模块，用于获得切换目标点的指令；
确认当前无人机的位置及原有目标点的位置；
圆弧计算模块，用于使用位置信息计算圆弧；
动态路径规划模块，用于在圆弧上设置动态目标点，引导无人机进行掉头机动；并完成目标点切换及动态路径规划。
5.一种无人机编队，其特征在于，所述无人机编队用于实施权利要求1～3任意一项所述无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法。
6.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
利用无人机当前的空间位置、原来目标点和新目标点的位置信息进行圆弧计算，并将目标点设置为在所述圆弧上的滑动，实现无人机合法路径的生成。
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1～3任意一项所述的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法。
8.一种无人机信息数据处理终端，其特征在于，所述无人机信息数据处理终端用于实现权利要求1～3任意一项所述的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法。
9.一种权利要求1～3任意一项所述的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法在商业活动表演上的应用。
10.一种权利要求1～3任意一项所述的无人机编队圆弧引导切换目标动态规划方法在公益活动表演上的应用。
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