本发明专利技术公开了一种无人机集群编队变换方法、装置、系统和存储介质。所述方法包括：S10，对无人机集群进行分组，对各组的无人机进行编码，得到各组的染色体；S20，根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度，并根据初始适应度值的大小对各组进行排序；S30，根据各组的排序，从各组中选择一组，并将该组的染色体与其他组的染色体进行交叉和/或变异操作；S40，确定交叉或变异后的无人机组的适应度值，记录最优的适应度值；S50，重复执行S30和S40，直到达到最大迭代步数或得到满足条件的适应度值后停止计算；S60，根据适应度值以及对应的编队方案，得到编队变换结果。上述方案执行时间短，求解效率高，且避免了局部最优。且避免了局部最优。且避免了局部最优。
【技术实现步骤摘要】
无人机集群编队变换方法、装置、系统和存储介质
[0001]本专利技术涉及无人机集群
，具体涉及一种无人机集群编队变换方法、装置、系统和存储介质。
技术介绍
[0002]无人机编队改造的任务是将无人机群从一个编队转换为另一个编队，以适应不同的合作任务。大量研究人员将这个问题形式化为优化问题，可以通过模型预测控制、遗传算法和基于惩罚函数序列的凸规划等方式解决。
[0003]由于使用优化问题求解这一过程较为复杂，求解计算量也随着无人机编队中无人机数量的增加而显著增加，求解时间长，效率低，易于陷入局部最优；且现有方法虽然从不同方面对问题进行了分析，但大多数算法侧重于理论分析和证明，没有考虑真实飞行场景，也没有使用真实无人机集群进行验证。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的无人机集群编队变换方法、装置、系统和存储介质。
[0005]依据本专利技术的一个方面，提供了一种无人机集群编队变换方法，所述方法包括：步骤S10，对无人机集群进行分组，对各组的无人机进行编码，得到各组的染色体；步骤S20，根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度，并根据所述初始适应度值的大小对各组进行排序；步骤S30，根据各组的排序，从各组中选择一组，并将该组的染色体与其他组的染色体进行交叉和/或变异操作；步骤S40，确定交叉或变异后的无人机组的适应度值，记录最优的适应度值；步骤S50，重复执行步骤S30和步骤S40，直到达到最大迭代步数或得到满足条件的适应度值后停止计算；步骤S60，根据最终确定的适应度值以及对应的编队方案，得到编队变换结果。
[0006]在一些实施方式中，步骤S10中对无人机集群进行分组，并对各组的无人机进行编码，得到各组的染色体包括：对各组的无人机进行编号，确定各无人机的初始位置和期望位置，并根据无人机的位置变换关系，对各组无人机进行编码，并得到各组对应的染色体。
[0007]在一些实施方式中，步骤S20中根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度包括：以所述无人机集群中各无人机的最短飞行长度为适应度函数，根据各无人机的起始位置和期望位置，计算所述无人机集群中各无人机的飞行距离总和，得到长度适应度值。
[0008]在一些实施方式中，步骤S20中根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度还包括：
以所述无人机集群中各无人机的最短飞行时间为适应度函数，根据各无人机的飞行距离和该无人机的平均飞行速度得到飞行时间，将各无人机的飞行时间中的最大值作为时间适应度值。
[0009]在一些实施方式中，步骤S30中根据各组的排序，从各组中选择一组，并将该组的染色体与其他组的染色体进行交叉和/或变异操作包括：通过随机的方式或者轮盘赌的方式选择其中一组的染色体；将该组的染色体与其他任一组的染色体根据随机的交叉率选择至少两个交叉点，将选定的交叉点对应的基因进行交换，保持其他基因不变。
[0010]在一些实施方式中，步骤S30中根据各组的排序，从各组中选择一组，并将该组的染色体与其他组的染色体进行交叉和/或变异操作还包括：根据随机或预设的变异概率确定突变点，对选中组的染色体中相应的突变点进行数值改变，并保持其他基因不变；计算交叉或变异后形成的组的适应度，记录最优的适应度对应的染色体以及适应度值与最优的适应度值差别不大的染色体。
[0011]依据本专利技术的另一个方面，提供了一种无人机集群编队变换装置，所述装置包括：分组编码模块，适于对无人机集群进行分组，对各组的无人机进行编码，得到各组的染色体；初始排序模块，适于根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度，并根据所述初始适应度值的大小对各组进行排序；交叉变异模块，适于根据各组的排序，从各组中选择一组，并将该组的染色体与其他组的染色体进行交叉和/或变异操作；最优确定模块，适于确定交叉或变异后的无人机组的适应度值，记录最优的适应度值；重复迭代模块，适于重复交叉变异模块和适应度值确定模块，直到达到最大迭代步数或得到满足条件的适应度值后停止计算；结果确定模块，适于根据最终确定的适应度值以及对应的编队方案，得到编队变换结果。
[0012]依据本专利技术的又一个方面，提供了一种无人机集群系统，其中，所述无人机集群系统包括：地面协同控制台、室外定位系统、通讯数据链模块和无人机集群；所述无人机集群执行根据上述中任一项所述的方法。
[0013]在一些实施方式中，所述地面协同控制台包括前期视觉系统控制平台和无人机自主控制系统；所述室外定位系统包括RTK定位测距系统，由空中端和地面基站组成，所述地面基站包括GPS测量基点；所述空中端安装在无人机机体内，所述空中端包括移动端芯片和螺旋天线；所述通讯数据链模块的工作频率为300MHz至6GHz，所述通讯数据链模块能够提供以太网和基于串行的数据通信；所述无人机集群中的无人机包括飞思无人机。
[0014]依据本专利技术的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读
存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现根据上述中任一项所述的方法。
[0015]由上述可知，根据本专利技术公开的上述无人机集群编队转换方案，对无人机集群进行分组，对各组的无人机进行编码，得到各组的染色体；然后根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度，并根据所述初始适应度值的大小对各组进行排序；其次，根据各组的排序，从各组中选择一组，并将该组的染色体与其他组的染色体进行交叉和/或变异操作；确定交叉或变异后的无人机组的适应度值，记录最优的适应度值；为了寻得最优解，重复执行上述步骤，直到达到最大迭代步数或得到满足条件的适应度值后停止计算；最后，根据最终确定的适应度值以及对应的编队方案，得到编队变换结果。上述技术方案执行时间短，求解效率高，且避免了局部最优。
[0016]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0017]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的无人机集群编队变换方法的流程示意图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的无人机集群编队变换装置的结构示意图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的基于改进遗传算法的无人机集群编队变换的整体流程示意图；图4示出了根据本专利技术一个实施例的无人机集群系统的结构示意图；图5示出了根据本专利技术一个实施例的无人机集群系统中信息流的流向示意图；图6示出了根据本专利技术一个实施例的室外定位系统组成架构的结构示意图；图7示出了根据本专利技术一个实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机集群编队变换方法，所述方法包括：步骤S10，对无人机集群进行分组，对各组的无人机进行编码，得到各组的染色体；步骤S20，根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度，并根据所述初始适应度值的大小对各组进行排序；步骤S30，根据各组的排序，从各组中选择一组，并将该组的染色体与其他组的染色体进行交叉和/或变异操作；步骤S40，确定交叉或变异后的无人机组的适应度值，记录最优的适应度值；步骤S50，重复执行步骤S30和步骤S40，直到达到最大迭代步数或得到满足条件的适应度值后停止计算；步骤S60，根据最终确定的适应度值以及对应的编队方案，得到编队变换结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S10中对无人机集群进行分组，并对各组的无人机进行编码，得到各组的染色体包括：对各组的无人机进行编号，确定各无人机的初始位置和期望位置，并根据无人机的位置变换关系，对各组无人机进行编码，并得到各组对应的染色体。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S20中根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度包括：以所述无人机集群中各无人机的最短飞行长度为适应度函数，根据各无人机的起始位置和期望位置，计算所述无人机集群中各无人机的飞行距离总和，得到长度适应度值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S20中根据各无人机的起始位置和期望位置计算初始适应度还包括：以所述无人机集群中各无人机的最短飞行时间为适应度函数，根据各无人机的飞行距离和该无人机的平均飞行速度得到飞行时间，将各无人机的飞行时间中的最大值作为时间适应度值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S30中根据各组的排序，从各组中选择一组，并将该组的染色体与其他组的染色体进行交叉和/或变异操作包括：通过随机的方式或者轮盘赌的方式选择其中一组的染色体；将该组的染色体与其他任一组的染色体根据随机的交叉率选择至少两个交叉点，将选定的交叉点对应的基因进行交换，保持其他基因不变。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S30中根据各组的...
【专利技术属性】
技术研发人员：任雪峰，罗巍，
申请(专利权)人：北京卓翼智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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