申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2024-03-01

公开（公告）日：2024-05-31

公开（公告）号：CN118113067A

主分类号：G05D1/695

分类号：G05D1/695;G05D109/20

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.06.18#实质审查的生效;2024.05.31#公开

摘要：本发明公开的一种基于SO3的四旋翼无人机编队网抓捕方法，属于无人机编队领域。本发明实现方法为：通过利用SO3群对无人机动力学进行建模。通过图论表达无人机群通信连接情况，建立与通信情况相关的矩阵；以地面坐标系下相对位置确定无人机群的期望队形。在无人机编队中引入虚拟领导者，确定静止入侵无人机的目标，让虚拟领导者按照匀速直线运动的方式接近入侵无人机，从而确定虚拟领导者在之后每个时刻的位置与速度量；将虚拟领导者与无人机群相结合成为新的无人机群体，按照该群体的通信情况，引导无人机群接近静止的入侵无人机，在虚拟领导者接触到入侵无人机后，无人机群将期望队形缩小，进行收网操作，达到新的期望队形后，判定为捕捉成功。

主权项：1.一种基于SO3的四旋翼无人机编队网抓捕方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：针对单架无人机，根据无人机动力学对无人机在水平位置、高度、姿态三个通道进行相应无人机动力学建模，分别得到无人机位置动力学方程、无人机高度动力学方程、无人机姿态动力学方程；使用SO3群的方式对无人机姿态通道动力学方程实现简化，采用将无人机位置向量和速度向量结合形成新变量的方式对无人机水平位置和高度方向运动学方程进行简化，使得无人机的姿态通道方程实现线性化，水平位置及高度通道方程实现简化，即将三通道无人机动力学方程简化为一个通道，得到简化无人机动力学方程；步骤二：通过图论表征无人机群通信连接情况，根据多架无人机编队中的通信连接状况，建立无人机群中的通信矩阵；在地面坐标系下以无人机之间相对位置关系的形式给出多架无人机期望达到的队形，并结合步骤一得到的简化无人机动力学方程，建立多架无人机的编队控制方法，控制每架无人机的控制力f和控制力矩量M，使得多架无人机能够在有限时间内形成无人机期望编队形式，从而张开对入侵无人机的捕捉网；步骤三：根据多架无人机形成的队形，建立无人机群的虚拟领导者virtualleader，根据静止入侵无人机的位置信息，确定虚拟领导者与静止入侵无人机的相对位置关系，按照虚拟领导者匀速直线运动的方式确定虚拟领导者之后时刻的运动状态，使得虚拟领导者能够在位置上接近入侵无人机；将虚拟领导者加入步骤二所形成的无人机期望编队中，并与无人机群形成信息交互，形成新的无人机群；利用与步骤二中相同的方式解出新的无人机群的通信矩阵和控制矩阵，从而解出对无人机的控制力f和控制力矩M，使得无人机群与虚拟领导者形成的新群体能够向静止入侵无人机方向运动，进而使得无人机群靠近入侵无人机；步骤四：当虚拟领导者到达静止入侵无人机位置后，依据无人机之间相对位置建立新的无人机期望编队队形，新的期望编队队形将比步骤二中期望编队队形更小；通过与步骤二的相同方式解出新的无人机控制量后，控制无人机群形成新的更小的期望队形，进行收网操作。在无人机群达到新的期望队形后，捕捉网形状缩小实现收网，判定为捕捉成功，即实现通过多无人机编队对入侵无人机进行网抓捕。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京理工大学 一种基于SO(3)的四旋翼无人机编队网抓捕方法

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