CN113485434B - 一种无人机编队集结控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机编队集结控制方法，包括地面指控系统、总控单元及无人机，包括以下步骤，总控单元面向控制系统无人机发布编队任务请求；无人机向总控单元发送编队加入申请；总控单元核对该无人机是否满足编队任务需求，向无人机发送进入预定位置指令，无人机自动完成规划信息；无人机向总控单元发送编队集结加入请求；总控单元对无人机进行位置分配并发送编队集结指令；无人机收到编队集结指令进入预定位置；总控单元判断等待时间是否结束，若等待时间未结束，总控单元判断是否完成编队集结；本发明利用预加入概念保障无人机编队集结控制顺利进行，提高对无人机编队集结过程控制的精准度；易于扩展编队成员。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机编队集结控制方法。
背景技术
随着科技的发展和无人机应用场景多样化的出现，相对于无人机单机自主执行预设任务，无人机多机编队协同作业在无人机应用场景中可极大提高无人机使用效率，降低无人机系统的使用成本，提升无人机的自动化水平。
目前的无人机编队飞行，通常采用所有无人机在同一地点编队起飞的方式，对于无人机异地起飞或编队飞行任务发布时有无人机正处于异地执行飞行任务的情况，一般采用协同路径规划的方式实现所有无人机同时到达统一地点起飞，这种方法由于未对无人机编队集结的控制方法进行设计，无法快速形成所需的编队队形。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种无人机编队集结控制方法，涉及的控制系统包括地面指控系统、总控单元及无人机，所述控制方法包括以下步骤，
步骤1，当满足发布任务条件，总控单元面向控制系统内所有无人机或指定无人机发布编队任务请求；
步骤2，无人机接收编队任务请求，该无人机根据无人机类型、位置信息及载荷能力，判断自身是否满足编队任务需求；若满足，该无人机向总控单元发送编队加入申请；若不满足，该无人机继续按照原计划执行飞行任务；
步骤3，总控单元收到该无人机的编队加入请求，核对该无人机是否满足编队任务需求；若满足，总控单元向该无人机发送进入预定位置指令；若不满足，总控单元向该无人机发送拒绝加入命令；
步骤4，该无人机收到进入预定位置指令，将自身角色更新为编队成员，将编队状态更新为进入预定位置；该无人机自动完成规划信息；
步骤5，该无人机按规划信息到达预定位置或预定航线，该无人机编队状态更新为待加入编队；该无人机向总控单元发送编队集结加入请求；
步骤6，总控单元收到编队集结加入请求，判断该无人机是否满足加入条件，若满足则对该无人机进行位置分配，并发送编队集结指令；
步骤7，编队成员收到编队集结指令，按编队规则进入预定位置，该无人机编队状态更新为编队保持；当编队成员在进入预定位置过程中遇到干扰 /威胁区域，编队成员避开未知禁干扰/威胁区域；
步骤8，总控单元判断等待时间是否结束，若等待时间结束，总控单元等待底面指令，确认是否继续等待；若等待时间未结束，总控单元判断是否完成编队集结；
步骤8.1，当等待时间结束，若地面指令为继续等待，则回到步骤1；若地面指令为不继续等待，总控单元确定是否执行任务，若地面指令为不继续执行任务，总控单元退出编队集结等待，向编队状态为编队保持的无人机发送解散指令；若底面指令为继续执行任务，总控单元退出编队集结等待阶段，按照预定执行编队任务；
步骤8.2，当等待时间结束，若底面指令为不继续等待，则总控单元判断是否完成编队集结，若未完成，则回到步骤1；若完成，总控单元退出编队集结等待阶段，按照预定执行编队任务。
进一步，步骤1所述满足发布任务条件包括总控单元收到指控系统的编队集结指令，或总控单元到达预定的编队集结区域，或总控单元判定满足编队集结执行条件；总控单元确定或生成编队集结等待区域，总控单元确定或生成编队集结等待区域。
进一步，步骤2所述编队集结指令，包括总控单元发送给编队成员的编队集结指令，其指令内容包含指令码值、预定位置编号及目标编队位置；步骤3所述进入预定位置指令，包括总控单元发送的加入预定位置或预定航线的指令，指令内容包括指令码值、预定位置或航线信息。
进一步，所述预定位置位于编队成员编队集结预定位置正后方，并与编队集结预定位置保持一定距离；所述预定航线是指位于编队集结目标航线外侧，与编队集结目标航线保持一定侧偏距离的虚拟航线。
进一步，步骤4所述该无人机自动完成规划信息，包括该无人机根据自身性能限制、环境限制、自身位置、预定位置及预定航线信息，进行路径规划，计算最优速度及到达时间。
进一步，步骤4所述编队成员为组成编队飞行时的无人机；总控单元控制编队飞行，总控单元由操作人员通过地面设备控制。
进一步，步骤5所述编队集结，包括按编队规则和对编队队形控制无人机；所述编队加入请求包括，无人机发送剩余航时里程，到达总控单元所需的航时里程；
进一步，步骤6所述判断该无人机是否满足加入条件的依据包括，无人机到达总控单元所需的到达时间满足编队集结等待时间要求，且剩余航时里程大于或等于编队任务航时里程；
进一步，步骤7所述编队规则，包括先修正侧偏再修正高差最后修正前向距离的原则，或先修高差再修侧偏最后修正前向距离的原则，或同时修正侧偏、正高差和前向距离的原则。
进一步，步骤8所述等待时间，包括从总控单元发布编队集结指令信息时刻开始，等待编队集结完成所需的时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.操作人员通过地面指控系统确定总控单元，总控单元发布编队任务需求后，对编队系统结合编队状态采用“申请—确认”的管理方法，此方法方便易行，可以随时随地扩展编队成员；
2.本方法还利用预加入概念有效地保障无人机编队集结控制的顺利进行，实现对无人机编队集结过程的精确控制；
3.编队成员求解并采用最优速度到达目标位置，有利于提高编队成员集合时的协同度；
4.无人机飞行时，信号干扰是影响无人机正常作业的重要因素，本发明中，无人机对飞行中已知或未知的干扰采用不同规避方式，自主生成规避干扰源的路径，提高无人机响应速度和编队精准度。
附图说明
图1是本发明采用的无人机编队集结控制方法流程图；
图2是一种赛道型等待航线的编队集结控制方法示意图；
图3是一种圆弧盘旋等待型航线的编队集结控制方法示意图；
图4是一种正常飞行中编队集结控制方法示意图；
图5是编队成员加入预定位置过程的最优速度求解流程图；
图6是编队成员按照规划路径飞行时规避已知干扰/威胁源的方法示意图；
图7是编队成员按照规划路径飞行时规避未知干扰/威胁源的步骤流程图；
图8是编队成员规避位置干扰/威胁源时圆弧规避路径的求解方法示意图。
附图中标号说明：
总控单元-201，当前航段-202，下一航段-203，编队成员-204，航线-205，预加入线路-206，飞行路径-207，预定位置-208，
总控单元-301,当前航段-302，下一航段-303，编队成员-304，航线-305，
总控单元-401，第一编队成员-402，编队位置-403，第二编队成员-404，第三编队成员-405，集结区域-406，
干扰/威胁圆边界-601,安全域-602，飞行路径-603，
线段PQ0-801，线段Q0Q1-802,线段Q1Q2-803，线段PQ0中垂线-804，线段Q0Q1的中垂线-805，线段Q1Q2的中垂线-806。
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，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
参照附图1，实施例1提供一种无人机编队集结控制方法，包括以下步骤，
S1，总控单元到达预定的编队集结区域，或总控单元判定满足编队集结执行条件，或总控单元接收指控系统的编队集结指令；
S2，总控单元确定或生成编队集结等待区域；
所述编队集结等待区域包括静态区域或动态区域，集结等待区域根据装订航点的属性或当前飞机位置生成；
S3，总控单元面向系统内所有无人机发布编队任务需求；
S4，监测到编队任务需求的无人机判断自身是否满足总控单元发布的编队任务需求，若满足则进入S5；若不满足则进入S6；
所述判断的依据为无人机类型、位置信息及载荷能力；
S5，满足编队任务需求的无人机向总控单元发送编队加入请求；
编队加入请求包括，无人机发送剩余航时里程，到达总控单元所需的航时里程；
S6，不满足编队任务需求的无人机继续按照原计划执行飞行任务；
S7，总控单元根据编队加入请求，结合编队任务需求，判断其是否满足此次编队任务需求的基本条件；
判断其是否满足此次编队任务需求的基本条件，包括无人机到达总控单元所需的到达时间满足编队集结等待时间要求，且剩余航时里程T大于或等于编队任务航时里程t；
所需的到达时间满足编队集结等待时间要求，其具体表达式为t＜Td，或t＜(Td-Δt)，或t＜(T-Δt-tw)；
其中，t为该无人机从当前位置到达总控单元所需的航时里程，Td为总控单元的编队集结等待时间，Δt为到达航时里程提前量，tw为躲开未知干扰因素所需要的最大航时里程；
所述剩余航时里程满足编队任务航时里程的基本表达式为(T-t)> TR，更优的(T-Td)>TR，更甚优的(T-Td-ΔT)>TR；
其中，T为该无人机的剩余航时里程，TR为编队任务所需的航时里程，ΔT 为编队任务所需航时里程最大偏差量；
当总控单元判定该无人机满足当前编队任务需求，总控单元向该无人机发送进入预定位置指令；
所述进入预定位置指令包含指令码、预定位置信息或预定航线信息等；
S8，当总控单元判定该无人机不满足当前编队任务需求，总控单元向该无人机发送拒绝加入指令；该无人机继续按照原计划执行飞行任务；
S9，该无人机接收进入预定位置指令，角色状态更新为编队成员，编队状态更新为进入预定位置，自动完成路径规划、最优速度计算及到达时间计算；
S10，编队成员根据总控单元的指令及规划信息，到达预定位置或者预定航线；
S11，编队成员的编队状态更新为待加入编队状态，向总控单元发送编队集结加入请求；
S12，总控单元收到请求后，为对应编队成员分配位置，并向该编队成员发送编队集结指令；
S13，编队成员收到编队集结指令后，按编队规则控制无人机进入目标位置，完成编队集结，跟随总控单元进行编队飞行，并将状态更新为编队保持；
所述按照预定规则控制无人机进入预定位置包括采用先修侧偏再高差最后修正前向距离的原则，控制无人机从预定位置或预定航线进入预定位置；或采用先修高差再修侧偏最后修正前向距离的原则，控制无人机从预定位置或预定航线进入预定位置；或采用同时修正的原则，控制无人机从预定位置或预定航线进入预定位置；
S14，总控单元判断编队集结等待时间是否结束；若未结束进入S16；若结束进入S15；
S15，编队集结等待时间结束，总控单元带领已加入编队的无人机在当前编队集结等待区域继续飞行，等待地面指控系统发送的地面指令：若地面指令为继续等待，则进入S3，若地面指令为不继续等待，则进入S17；
S16，编队集结等待时间未结束，总控单元根据编队任务需求及编队成员的编队状态，判断是否完成此次编队任务的编队集结；若未完成，则进入 S3；若已完成则直接跳至S19；
S17，总控单元继续等待地面指令，确定是否执行任务：若地面指令为继续执行任务，则进入S19；若地面指令为停止任务执行，则进入S18；
S18，总控单元退出编队集结等待阶段，并向已加入的编队成员发送编队解散指令，终止编队任务；
S19，总控单元退出编队集结等待阶段，按照预定计划执行编队任务。
参照附图2，实施例1的应用场景为赛道型等待航线205，总控单元201 接收地面指控系统的编队集结指令；在总控单元201当前位置生成赛道型编队集结等待航线205，该航段由两个半圆弧航段和两个直线航段组成，航段生成规则为：
1.以总控单元201的当前位置点为切点，与当前航段202垂直，以盘旋基准滚转角计算的转弯半径，将该半径作为该赛道型航线205圆弧航段的圆弧半径，计算赛道型航线205圆弧的圆心坐标，该圆心与下一航段203的下一目标航点，同在当前航段202的左侧，若下一航段203与当前航段202的夹角为0°，则将赛道型航线205圆弧的圆心坐标，选在当前航段202的右侧；
2.以赛道型航线205圆弧段的圆心坐标、切点与圆心点连线的方位角及圆弧半径计算第一个圆弧的切点坐标，即第一个直线段的起始点坐标，直线段的长度可自行确定，依次类推生成编队集结等待的赛道型航线205。
总控单元201面向全系统的无人机发布编队任务需求；
监测到编队任务需求的待加入编队成员204判断其是否满足总控单元 201发布的编队任务需求，所述判断依据为该无人机类型、位置信息及载荷能力是否满足编队任务需求，若满足，则待加入编队成员204向总控单元201 发送编队加入请求，编队加入请求包括无人机发送剩余航时里程，到达总控单元所需的航时里程；
所述t的计算公式如下：
其中，Vgh为当前高度下巡航时的最优地速，Kv为比例因子，Vghmin为当前高度下的最小可用地速，Vghmax为当前高度下的最大可用地速，KVmax为Vghmax的最大可用限度的比例系数，其范围为KVmax≤1；
若无人机类型及其载荷信息不满足编队任务需求，则待加入编队成员 204继续按照原计划执行飞行任务；
总控单元201根据编队加入请求，结合编队任务需求，总控单元判断待加入编队成员是否满足当前编队任务需求，若满足则总控单元201向该待加入编队成员204发送进入预定位置指令，预定位置指令包括指令码值及编队集结等待的赛道型航线205信息；若不满足则总控单元201向待加入编队成员204发送拒绝加入指令；
所述判断的基本条件为t小于编队集结等待时间Td，且完成编队集结时的剩余航时里程满足编队任务航时里程需求；
所述t小于编队集结等待时间Td的基本要求为t＜Td，更优的 t＜(Td-Δt)，更甚优的t＜(T-Δt-tw)，其中，Δt为到达航时里程提前量，tw为避开未知干扰因素所需预设最大航时里程；
所述完成编队集结时的剩余航时里程满足编队任务航时里程需求的基本要求为：当该待加入编队成员204为最后一个编队成员时，基本的判断条件为(T-t)＞TR，更优的(T-t-ΔT)＞TR；当该待加入编队成员204不是最后一个编队成员时，判断条件为(T-Td)＞TR，更优的(T-Td-ΔT)＞ TR，其中，TR为编队任务所需的航时里程，AT为编队任务所需航时里程偏差量；
待加入编队成员204收到指令后，将编队角色变更为“编队成员”，编队状态更新为进入预定位置状态，待加入编队成员204完成自动路径规划、最优速度
计算及到达时间
计算等；
所述自动路径规划中的路径为在已知环境中所有可行路径中的最短路径；
所述最优速度的要求编队成员204的到达时间与总控单元201到达与预定位置208平行的位置点的时间最为接近，且范围在该编队成员204的速度可调范围内，若不考虑其他位置干扰因素，则最优速度计算公式为：
其中，Lw为编队成员204从当前位置飞行至预定航线最短可飞行路径 207的长度，
为总控单元201的地速，L0为总控单元201从本机位置沿编队集结等待航线205飞行至与预加入线路206的预定位置208处平行的位置点的长度，L为赛道型航线的总长度，n＝0，1，2···为需要等待飞行的最小圈数；
若考虑其他未知干扰因素，例如，避开未知通信干扰或雷达威胁区，则最优速度计算公式为：
其中，
为避开未知干扰因素所预设最大航时里程tw的权重因子，一般取
参照附图5，无人机最优速度的计算过程如下：
S501，将n初始化为0；
S502，将n值代入对应的最优速度公式，计算最优速度；
S503，判断计算出的最优速度是否满足最小速度要求，若满足则进入 S504，若不满足则进入S507；
S504，判断求解出的最优速度是否在可调的速度范围内，且与巡航地速的差值最小；若不满足则进入S505，若满足则进入S506；
S505，将n值加1，进入S502继续计算最优速度，即需要总控单元按照赛道型航线再多飞行一圈；
S506，将当前计算值为最优速度值；
S507，取S506的计算值为最优速度值，则到达时间为：
编队成员204控制无人机按照自动生成飞行路径207飞行至预加入线路 206的预定位置208，并将最优速度调整至与总控单元的目标地速基本一致；
编队成员204将编队状态更新为“待加入编队”状态，并向总控单元201 发送“编队集结加入请求”信息；
总控单元201收到编队成员204发送的请求后，进行位置分配，然后根据待加入编队成员204的编队状态、编队集结加入请求及位置信息，向待加入编队成员204发送编队集结指令，其具体条件是：待加入编队成员204的编队状态为“待加入编队”状态，待加入编队成员204的请求为编队集结加入请求，且待加入编队成员204的位置与总控单元201的位置基本平行或在总控单元201后方一定距离范围内，例如3倍编队间距；
待加入编队成员204收到编队集结指令后，按照编队规则控制无人机进入预定位置208，并将编队状态更新为“编队保持”；
所述按照编队规则控制无人机进入预定位置208，可采用先修侧偏再高差最后修正前向距离的原则，控制无人机从预定位置或预定航线进入预定位置；也可采用先修高差再修侧偏最后修正前向距离的原则，控制无人机从预定位置或预定航线进入预定位置；还可采用同时修正的原则，控制无人机从预定位置或预定航线进入预定位置；
总控单元201判断编队集结等待时间是否结束，若未结束则进入S15，若结束则进入S15；
总控单元201带领已加入编队的无人机继续在当前编队集结等待区域飞行，等待地面指控系统发送的地面指令：若地面指令为继续等待，则跳至S3 步骤；若地面指令为不继续等待，则跳至S17，若到达指定时间，还未收到地面指令，则执行预置的应急计划；
总控单元201根据编队任务需求及编队成员状态，判断是否完成此次编队任务的编队集结；若未完成，则跳至S3；若完成则直接跳至S19，退出编队集结等待阶段，按照预定计划执行编队任务；
总控单元201继续等待地面指令，确定是否执行任务：若地面指令为继续执行任务，则跳至S19；若地面指令为停止任务执行，则进入S18；若在规定时间内，未收到地面指令，则执行预置的应急计划；
总控单元201退出编队集结等待阶段，并向已加入的编队成员发送编队解散指令，终止编队任务；
总控单元201退出编队集结等待阶段，按照预定计划执行编队任务；
参照附图2，退出该编队集结等待航线的方法有两种：一是总控单元201 带领编队成员204直接退出该编队集结等待航线205，目标航点为总控单元 201进入编队集结等待航线205前的目标航点，即附图2中航段202的到点；二是总控单元201带领编队成员204沿当前编队集结等待航线205继续飞行至总控单元201进入编队集结航线205时的航段202，将目标点切换为航段 202的到点，若编队集结时刚好在此航段202上飞行，则总控单元201直接将目标航点切换为航段202的到点。
实施例2
参照附图2，与实施例1的不同之处在于，编队成员204控制无人机按照自动生成飞行路径207飞行，至预加入线路206的预定位置208处的过程中，遇到了未知的干扰/威胁区域，编队成员204控制无人机避开未知禁干扰/威胁区域；
按照以下两种情况进行处置：
1.当所述编队成员204在飞行的过程中，已知干扰/威胁源的位置及作用半径；
参照附图6，干扰/威胁圆边界601半径为r，安全域602，与干扰/威胁圆边界601构成安全缓冲区域；编队成员按规划飞行路径603到达P点时，控制无人机沿着安全域602的劣弧，即劣孤
方向飞行，至Q点继续沿着飞行路径603飞行；
在此过程中，需计算与原路径飞行相比的时间误差tr，其公式如下：
若
则可不调整速度目标值，若
则必须重新调整速度目标值。
2)所述编队成员204在飞行的过程中，具备探测干扰/威胁源的能力，但未知干扰/威胁源的位置及作用半径，
所述编队成员204在飞行过程中，监测到干扰/威胁源信号时，控制无人机按照预设滚转角进行规避飞行，飞行至干扰/威胁源信号消失，在一定范围内时，控制无人机按照预设干扰/威胁半径进行规避飞行。参照附图7，具体步骤如下：
S701，监测到干扰/威胁源信号时，记录此点P的位置信息，设P点为平面直角坐标的原点，即P(0，0)；
S702，按照预设滚转角进行规避飞行；
S703，监测到干扰/威胁信号消失时，记录此点的位置信息Q0，参照附图8，线段PQ0801的中垂线804的直线方程为L0＝F(P，Q0)，由此确定干扰/威胁源的具体方位；
S704，根据预设干扰/威胁源作用半径R0，计算基准滚转角，再结合线段PQ0中垂线804的直线方程为L0，计算干扰/威胁源的位置坐标O0，生成初步规避路径；
S705，编队成员控制无人机沿规划的规避路径进行规避飞行；
S706，是否监测到干扰/威胁源信号：监测到则执行S707；未监测到，则执行S708；
S707，监测到干扰/威胁信号，记录此点的位置信息Qi(i＞0)，并由此修正干扰/威胁源的位置信息及作用半径，优化规避路径；
所述优化规避路径的步骤如下：
1)计算线段Qi-1Qi中垂线的直线方程Li＝F(Qi-1，Qi)；
2)计算相邻线段中垂线的交点Oi，例如，参照附图8，线段Q0Q1的中垂线805是线段Q0Q1802的中垂线，线段Q0Q1的中垂线805与线段Q1Q2803 的中垂线806的交点为O2；
3)计算线段OiQi-1的线段长度Ri；
4)取R＝Max(R0，R1…Rn)作为干扰/威胁源的作用半径，取
作为干扰/威胁源的作用半径，以此生成规避圆弧。
S708，则继续沿着规划路径飞行至原计划路径。
实施例2的其余步骤与实施例1相同。
实施例3
参照附图3，与实施例1和实施例2的不同之处在于，总控单元301进入编队集结等待时，以当前位置为切点生成圆弧作为编队集结等待航线305，其生成规则如下：
以总控单元301的当前位置点为切点，与当前航段302垂直，以盘旋基准滚转角，例如20°，计算的转弯半径作为编队集结等待航线的圆弧半径，然后计算编队集结等待航线305的圆心坐标，且该圆心坐标与下一航段303 的目标点位于当前航段301的同一侧，若下一航段303与当前航段302的夹角为0°，则选择一侧作为优先选择；
总控单元301确认申请信息后，向待加入编队成员304发送进入预定位置指令，指令信息包含指令码值及编队集结等待的圆形航线305信息；
实施例4
参照附图4，与实施例1-实施例3的不同之处在于，总控单元401到达预定的编队集结区域后，在该区域内继续飞行，发布编队任务需求，并计算编队集结区域406，其区域为一个位于编队正后方一定距离，如编队间距2 倍或3倍处的带状区域，处于编队集结等待的编队成员为一字队形向后排开；
总控单元401确认申请信息后，向待加入集结第一编队成员402发送进入预定位置指令，指令信息包含指令码值及集结区域406的位置信息；
第一编队成员402收到指令后，第一编队成员402采用目标追踪或动态路径规划的方式，进入集结区域406；
第三编队成员405将编队状态更新为“待加入编队”状态，并向总控单元401发送编队集结加入请求，且此时第三编队成员405的地速与总控单元 401的地速相同，即相对速度约为0；
总控单元401位置分配完成后，根据第三编队成员405、第二编队成员 404的编队状态、编队集结加入请求及集结区域的位置信息，向第二编队成员404发送编队集结指令，其具体条件是第二编队成员404的编队状态为“待加入编队”状态，第二编队成员404的请求为编队集结加入请求，且第二编队成员404的位置位于集结区域406的最前方；
第二编队成员404根据编队集结指令进入编队位置403的预定位置，然后进入编队位置403；同时位于集结区域406前方第二位置的第三编队成员 405，向前飞行，进入集结区域的前方，即第二编队成员404的集结区域位置；
实施例5
参照附图4，与实施例4的不同之处在于，总控单元401继续沿预定航线飞行，发布编队任务需求，并计算编队集结区域406，其区域为一个位于编队正后方一定距离，如编队间距的2倍或3倍处的带状区域，处于编队集结等待的编队成员为一字队形向后排开；
总控单元401带领编队继续按照预定航线飞行执行编队任务；
总控单元401带领编队按照预定航线飞行继续执行编队任务飞行直至收到的地面指令为停止编队任务飞行；
实施例6
参照附图4，与实施例4的不同之处在于，总控单元401带领编队，以当前位置点为切点生成圆弧盘旋等待航线或赛道型盘旋等待航线，等待地面指令，确定是否继续执行编队任务飞行：若收到的地面指令为继续执行编队任务飞行，则退出盘旋等待，继续执行编队飞行任务；若收到的地面指令为停止编队任务飞行，则总控单元401带领编队成员进行返回或解散编队。
实施例7
参照附图2，实施例7的不同之处在于，总控单元收201到地面的编队集结指令后，进入编队集结等待，并按照当前航段202到点的航点属性，以当前航段202的到点为切点生成赛道型的编队集结等待航线205。
实施例8
参照附图3，实施例8的不同之处在于，总控单元收301到地面的编队集结指令后，进入编队集结等待，并按照当前航段302到点的航点属性，以当前航段302的到点为切点生成圆形的编队集结等待航线305。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种无人机编队集结控制方法，涉及的控制系统包括地面指控系统、总控单元及无人机，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1，当满足发布任务条件，总控单元面向控制系统内所有无人机或指定无人机发布编队任务请求；
步骤2，无人机接收编队任务请求，该无人机根据无人机类型、位置信息及载荷能力，判断自身是否满足编队任务需求；若满足，该无人机向总控单元发送编队加入申请；若不满足，该无人机继续按照原计划执行飞行任务；
步骤3，总控单元收到该无人机的编队加入请求，核对该无人机是否满足编队任务需求；若满足，总控单元向该无人机发送进入预定位置指令；若不满足，总控单元向该无人机发送拒绝加入命令；
步骤4，该无人机收到进入预定位置指令，将自身角色更新为编队成员，将编队状态更新为进入预定位置；该无人机自动完成规划信息；
步骤5，该无人机按规划信息到达预定位置或预定航线，该无人机编队状态更新为待加入编队；该无人机向总控单元发送编队集结加入请求；
步骤6，总控单元收到编队集结加入请求，判断该无人机是否满足加入条件，若满足则对该无人机进行位置分配，并发送编队集结指令；
步骤7，编队成员收到编队集结指令，按编队规则进入预定位置，该无人机编队状态更新为编队保持；当编队成员在进入预定位置过程中遇到干扰/威胁区域，编队成员避开未知干扰/威胁区域；
步骤8，总控单元判断等待时间是否结束，若等待时间结束，总控单元等待地面指令，确认是否继续等待；若等待时间未结束，总控单元判断是否完成编队集结；
步骤8.1，当等待时间结束，若地面指令为继续等待，则回到步骤1；若地面指令为不继续等待，总控单元确定是否执行任务，若地面指令为不继续执行任务，总控单元退出编队集结等待，向编队状态为编队保持的无人机发送解散指令；若地面指令为继续执行任务，总控单元退出编队集结等待阶段，按照预定执行编队任务；
步骤8.2，当等待时间结束，若地面指令为不继续等待，则总控单元判断是否完成编队集结，若未完成，则回到步骤1；若完成，总控单元退出编队集结等待阶段，按照预定执行编队任务。
2.根据权利要求1所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，步骤1所述满足发布任务条件包括总控单元收到地面指控系统的编队集结指令，或总控单元到达预定的编队集结区域，或总控单元判定满足编队集结执行条件；总控单元确定或生成编队集结等待区域。
3.根据权利要求1所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，步骤6所述编队集结指令，包括总控单元发送给编队成员的编队集结指令，其指令内容包含指令码值、预定位置编号及目标编队位置；步骤3所述进入预定位置指令，包括总控单元发送的加入预定位置或预定航线的指令，指令内容包括指令码值、预定位置或预定航线信息。
4.根据权利要求3所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，所述预定位置位于编队成员编队集结预定位置正后方，并与编队集结预定位置保持一定距离；所述预定航线是指位于编队集结目标航线外侧，与编队集结目标航线保持一定侧偏距离的虚拟航线。
5.根据权利要求1所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，步骤4所述该无人机自动完成规划信息，包括该无人机根据自身性能限制、环境限制、自身位置、预定位置及预定航线信息，进行路径规划，计算最优速度及到达时间。
6.根据权利要求1所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，步骤4所述编队成员为组成编队飞行时的无人机；总控单元控制编队飞行，总控单元由操作人员通过地面设备控制。
7.根据权利要求1所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，步骤5所述编队集结，包括按编队规则和编队队形控制无人机；所述编队加入请求，包括无人机发送剩余航时里程，到达总控单元所需的航时里程。
8.根据权利要求1所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，步骤6所述判断该无人机是否满足加入条件的依据包括，无人机到达总控单元所需的到达时间满足编队集结等待时间要求，且剩余航时里程大于或等于编队任务航时里程。
9.根据权利要求1所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，步骤7所述编队规则，包括先修正侧偏，再修正高差，最后修正前向距离的原则；或先修高差，再修侧偏，最后修正前向距离的原则；或同时修正侧偏、高差和前向距离的原则。
10.根据权利要求1所述的一种无人机编队集结控制方法，其特征在于，步骤8所述等待时间，包括从总控单元发布编队集结指令信息时刻开始，等待编队集结完成所需的时间。
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