买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开了一种考虑负载分配的多无人机协同载物编队设计方法，该方法包括建立多无人机协同载物坐标系，描述负载和每架无人机相对位置关系，推导多无人机期望编队计算的显式表达式三个步骤，在设计多无人机协同载物期望编队计算方法时引入负载分配角，并分别给出了不同工况下、不同通行距离下对应的显式表达式。最后，借助MATLAB软件对三架四旋翼无人机载物飞行系统进行仿真实验对比，分析了所设计多无人机期望编队计算方法的优越性。

主权项：1.一种考虑负载分配的多无人机协同载物编队设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立多无人机协同载物的坐标系，定义地面坐标系OE系、第i架无人机机体坐标系OBi系，将OE系和OBi系的位置转换矩阵定义为： 其中，在OE系中来定义四旋翼无人机的位置pi＝[xi,yi,zi]T、速度vi＝[vxi,vyi,vzi]T、姿态角和姿态角速度在OBi系中定义四旋翼无人机绕XBi轴、YBi轴、ZBi轴旋转角速度wi＝[wxi,wyi,wzi]T；其中，xi,yi,zi分别表示第i个四旋翼无人机在OE系中x轴，y轴和z轴的坐标，vxi,vyi,vzi分别表示第i个四旋翼无人机在OE系中x轴，y轴和z轴的速度分量，φi,θi,ψi分别表示第i个四旋翼无人机绕XBi、YBi、ZBi轴旋转的角度滚转角、俯仰角、偏航角，wxi,wyi,wzi分别表示第i个四旋翼无人机在OBi系中绕XBi、YBi、ZBi轴旋转角速度；其中，表示对角度进行正弦计算，表示对角度进行余弦计算；S2：引入负载方位角αi、βi、γi，描述负载和每架无人机的相对位置关系，具体包括：首先定义悬绳与XBiOBiYBi平面之间的角度为αi，定义悬绳在XBiOBiYBi平面上的投影线与XBi轴正半轴之间的角度为βi，定义在OBi系下由无人机悬挂点pBhi指向负载位置pB0i的向量为rBli，rBli＝[xBli,yBli,zBli]T，xBli,yBli,zBli分别表示pBhi指向pB0i的XBi轴、YBi轴、ZBi轴的分量，将其计算式如下表示：rBli＝pB0i-pBhi＝[Lcosαicosβi,Lcosαisinβi,-Lsinαi]T2其中，L表示悬绳长度，表示负载在OBi系中的位置，p0表示负载在OE系中的位置，pi表示第i架无人机在OE系中的位置，表示位置由OBi系转换到OE系的位置转换矩阵，pBhi＝[0,0,-h]T表示负载悬挂点在OBi系中的位置；计算负载方位角αi、βi，即有： 定义第i个悬绳与OE系的XEOEYE平面的夹角为负载分配角γi，并定义Λi是与γi对应的期望负载分配系数，满足S3：不同工况下或不同通行距离下，考虑负载分配的多无人机协同载物的多机期望编队模型表达式为：a不同工况下，考虑负载分配的多无人机协同载物的多机期望编队模型表达式为：首先针对不同载荷条件或工况要求，先人为设置Λi；各架无人机的Λi是与γi成正比，计算每架跟随无人机负载分配角其中，γi取值范围是0到90°，γ1和Λ1分别表示人为指定的领航无人机期望负载分配角和领航机负载分配系数；在给定期望负载运动轨迹Λi和γ1后，引入一个约束条件：第i架和第i+1架无人机上两条缆绳在XEOEYE平面上投影线的夹角γ相同，满足Υ＝2π；n架无人机载物系统的多机期望编队模型表达式为： 其中，γ＝2π，hi＝Lsinγi，ri＝Lcosγi，ai＝ricos-i-1γ，bi＝risin-i-1γ，hi表示第i架无人机悬挂点与负载的高度差，ai和bi表示第i架无人机悬挂点与负载的水平距离，rli表示地面坐标系OE系中第i架无人机悬挂点指向负载的绳索向量，i表示第i架无人机，表示第i架无人机在OE系中的期望位置，ri表示第i架无人机悬挂点指向负载的绳索在OE系XEOEYE平面上的投影线段长度；b不同通行距离下，多无人机协同载物的多机期望编队模型表达式为：定义多无人机协同可通过的约束距离为Nis；假设所有无人机之间绳索在XEOEYE平面上的投影形成的角度γ相等，即同样满足γ＝2π条件；同时，领航无人机与负载连接的绳索在XEOEYE平面上的投影线与YE轴平行，并将其位置定义为任务的开始时刻；引入克罗内克函数为： 定义在地面坐标系OE系下由第i架无人机悬挂点指向负载的绳索为rli＝[-ai,-bi,-hi]T，存在关系式n架无人机协同载物的期望编队模型表达式为： 其中，Nis表示多无人机协同约束距离，γ＝2π，ai＝sgnsin-i-1ΥNis2，ri[sin-i-1Υ+kΦi]＝kΦir1+ai,bi＝ricos-i-1Υ，Lcosγi＝ri，γi＝acosriL，hi＝Lsinγi，sgn·为符号函数，表示第i架无人机在OE系中的期望位置，Φ·表示所引入的克罗内克函数、取值为0或1，kΦ·表示所定义与无人机编号相关的组合克罗内克函数、取值为0或1。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆大学 一种考虑负载分配的多无人机协同载物编队设计方法