【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机集群，特别是一种基于分布式相对定位的无人机集群导航与拓扑控制方法。
技术介绍
1、针对无人机集群组网应用场景中，无人机集群通常采用gps卫星导航系统、惯性导航系统等进行定位与导航处理，同时采用与集群任务相匹配的群拓扑控制方法，协同执行各项集群任务。
2、无人机集群导航与拓扑控制对整个无人机集群的飞行安全、网络连通率、稳定性等整体性能具有重要影响，直接关系到无人机集群任务效果。而传统的无人机集群导航通常对gps卫星导航系统有较强的依赖，当卫星导航系统异常或失效时，集群导航会受到较大影响，从而也影响集群拓扑感知与控制。同时，当前无人机群拓扑控制通常仅从机载飞控、群编队构型控制等维度进行处理，未考虑无人机集群组网、相对定位等方面，对集群导航与拓扑控制效果还需要进一步优化提升。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供一种基于分布式相对定位的无人机集群导航与拓扑控制方法，以解决上述技术问题。
2、本专利技术公开了一种基于分布式相对定位的无人机集群导航与拓扑控制方法，其包括：
3、步骤1：无人机采用集群网络维护消息周期性与其他无人机之间交互集群网络维护消息，获取集群网络的当前拓扑状态，实时感知集群拓扑信息；选取位于拓扑中心区域且配备高精度惯性导航系统的无人机作为导航基准节点，其他无人机以该导航基准节点作为基准进行相对定位；
4、步骤2：无人机采用分布式方式与导航基准节点、其他一跳节点周期交互集群网络位置与系统状态消息、相对坐
5、步骤3：无人机将卫星导航系统、惯性导航系统和相对定位进行融合导航处理；
6、步骤4：无人机通过周期与其他无人机之间交互集群网络维护消息，获取集群节点当前的绝对位置及与其他节点的相对位置；根据卫星导航系统的信号是否正常，选择对应的绝对位置或相对位置，以获取当前的集群拓扑结构信息，并随着集群节点的相对定位结果的变化，动态调节无人机节点的发射功率，以使每个节点之间能够持续正常通信。
7、进一步地，所述集群网络维护消息包括无人机编号、地理位置、相对坐标系位置、位置选择因子、ttl跳数；所述地理位置包括经度、纬度、高度；所述位置选择因子表示根据卫星导航系统是否有效选择对应的位置参数，“0”表示卫星导航系统有效，选择“地理位置”，“1”表示卫星导航系统失效，选择“相对坐标系位置”。
8、进一步地，在所述步骤1中：
9、无人机实时感知集群拓扑信息，并将其周围无人机的网络拓扑信息填入本地集群网络拓扑表。
10、进一步地，所述集群网络位置与系统状态消息包括无人机编号、时标、地理位置、相对坐标系位置、位置选择因子、ttl跳数、导航系统状态；所述地理位置包括经度、纬度、高度。
11、进一步地，在所述步骤2中：
12、无人机在每次收到其他节点的集群网络位置与系统状态消息的同时，进行消息到达时间测量处理；
13、无人机采用基于位置消息交互的相对定位算法，根据导航基准节点、其他节点位置消息中的时标信息、位置信息，及对应消息到达时间测量结果，构建测距与相对定位方程组，从而解算获取每个节点相对于导航基准节点的相对位置关系，即在以导航基准节点为原点的相对坐标系中的三维坐标。
14、进一步地，当卫星导航系统的信号正常时，以卫星导航系统和惯性导航系统组合导航为主，相对定位为辅，同时获取无人机集群绝对地理位置信息及相对位置信息；
15、当卫星导航系统信号异常或失效时，相对定位同时结合惯性导航系统作为导航，每个无人机节点通过相对定位，解算其在相对坐标系中的相对位置坐标；同时根据预设集群节点最小相对间距以及相对定位，进行集群节点之间防撞处理。
16、进一步地，所述根据预设集群节点最小相对间距以及相对定位，进行集群节点之间防撞处理，包括：
17、根据预设集群节点最小相对间距，当节点间相对定位结果小于预设集群节点最小相对间距时，立即启动基于相对定位的集群节点之间防撞处理，调整节点的航向和速度，以满足节点间相对距离大于预设集群节点最小相对间距。
18、进一步地，在所述步骤4中的据卫星导航系统信号是否正常，选择对应的绝对位置或相对位置，包括：
19、当卫星导航系统的信号正常时，获取无人机集群绝对地理位置形成的集群拓扑结构信息；当卫星导航系统信号异常或失效时，通过相对坐标系位置获取无人机集群相对位置形成的集群拓扑结构信息。
20、由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：
21、1.本方案采用基于分布式相对定位的集群融合导航处理，当卫导信号异常或失效时，每个无人机节点通过相对定位解算在相对坐标系中的相对位置坐标，并基于相对坐标系对所有节点进行相对位置与态势显示；
22、2.本方案采用基于相对定位的集群拓扑控制方法，无人机采用集群网络维护消息，周期获取集群节点的当前位置信息；根据位置选择因子判断选用不同的位置信息，当卫导信号正常时，获取无人机集群绝对地理位置形成的群拓扑结构信息；当卫导信号异常或失效时，通过相对坐标系位置获取无人机集群相对位置形成的群拓扑结构信息，并基于该拓扑结构及相对坐标系位置关系进行拓扑优化处理，从而保持集群节点间最佳连通状态，始终维持集群网络拓扑稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于分布式相对定位的无人机集群导航与拓扑控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集群网络维护消息包括无人机编号、地理位置、相对坐标系位置、位置选择因子、TTL跳数；所述地理位置包括经度、纬度、高度；所述位置选择因子表示根据卫星导航系统是否有效选择对应的位置参数，“0”表示卫星导航系统有效，选择“地理位置”，“1”表示卫星导航系统失效，选择“相对坐标系位置”。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集群网络位置与系统状态消息包括无人机编号、时标、地理位置、相对坐标系位置、位置选择因子、TTL跳数、导航系统状态；所述地理位置包括经度、纬度、高度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据预设集群节点最小相对间距以及相对定位，进行集群节点之间防撞处理，包括：
8.根据权利要求1所述
...【技术特征摘要】
1.一种基于分布式相对定位的无人机集群导航与拓扑控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集群网络维护消息包括无人机编号、地理位置、相对坐标系位置、位置选择因子、ttl跳数；所述地理位置包括经度、纬度、高度；所述位置选择因子表示根据卫星导航系统是否有效选择对应的位置参数，“0”表示卫星导航系统有效，选择“地理位置”，“1”表示卫星导航系统失效，选择“相对坐标系位置”。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：席在杰，周睿，秦萌，曾勇，余炎，赵政宁，李寅博，
申请(专利权)人：四川腾盾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。