本发明专利技术涉及无人机技术领域，提供一种固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，包括：S1，给定真实规划区域，拟合规划区域；S2，基于拟合的规划区域，计算区域覆盖所需固定路径及其总长度；S3，基于区域覆盖所需固定路径及其总长度，协同分配每架固定翼无人机各自的期望位置；S4，判断是否有固定翼无人机需要执行其他任务，如果有则进行二次协同调整；S5，判断固定翼无人机集群协同区域覆盖任务是否完成；如果没有完成，则间隔一段时间后继续运行步骤S4；否则结束流程。本发明专利技术能够解决在区域覆盖任务中固定翼无人机集群需要沿着固定路径在限定时间内完成区域覆盖任务并支持部分无人机执行其他任务时进行二次协同任务调整的问题。
1、无人机具有行动灵活，方便快捷等特点，被广泛地应用于民用和军事领域。无人机在执行任务的过程中，区域覆盖任务就是其中一类经典的问题，主要是从起点开始遍历目标区域内所有点并且避开障碍物的规划路径。
2、随着无人机技术的持续发展和不断降低的成本，无人机解决区域覆盖问题的实际应用十分广泛，例如在农业中使用无人机执行农药的喷洒，使得耕地内的农作物可以全覆盖农药；在地理测绘中在高寒或高海拔区域使用无人机替代人力完成全景测绘工作；在地震灾后救援中在受灾区域使用无人机搜救被困人员等。
3、当目标区域范围过大时，单架无人机区域覆盖耗时过长，电池能耗大，剩余飞行时间不足，飞行范围受限等问题，无法独自完成任务。因此，需要借助多无人机组成集群通过自主协同的方式来解决实际问题。然而，在实际场景中部署的固定翼无人机集群在执行地震灾后救援等特定任务时，需要在限定的时间内周期性的对特定区域进行区域覆盖任务。固定翼无人机集群沿着固定路径在限定时间内完成区域覆盖任务，并在部分无人机执行其他任务时进行二次协同任务调整是需要考虑的一个重要因素，现有方法并未对这个因素给予适当回应。
1、本专利技术旨在提供一种固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，以解决在区域覆盖任务中固定翼无人机集群需要沿着固定路径在限定时间内完成区域覆盖任务并支持部分无人机执行其他任务时进行二次协同任务调整的问题。
>2、本专利技术提供的一种固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，包括如下步骤：3、s1，给定真实规划区域，拟合规划区域；
4、s2，基于拟合的规划区域，计算区域覆盖所需固定路径及其总长度；
5、s3，基于区域覆盖所需固定路径及其总长度，协同分配每架固定翼无人机各自的期望位置；
6、s4，判断是否有固定翼无人机需要执行其他任务：如果有固定翼无人机需要执行其他任务，则需要协同调整固定翼无人机集群，并对整个固定翼无人机集群区域覆盖任务进行二次协同调整；
7、s5，判断固定翼无人机集群协同区域覆盖任务是否完成；如果固定翼无人机集群协同区域覆盖任务没有完成，则间隔一段时间后继续运行步骤s4；否则结束流程。
8、进一步地，步骤s1中，给定真实规划区域，拟合规划区域包括：
9、将给定的真实规划区域拟合成凸多边形，且每条边最短不小于预设长度；
10、依次计算拟合的凸多边形每条边的边长，找出最长边p1和次长边g1。
11、进一步地，步骤s2中，基于拟合的规划区域，计算区域覆盖所需固定路径的总长度包括：
12、计算基于最长边p1的区域覆盖固定路径长度l1；
13、计算基于次长边g1的区域覆盖固定路径长度l2；
14、以l1和l2中较小值作为区域覆盖所需固定路径的总长度l，l1和l2中较小值对应的路径作为区域覆盖所需固定路径。
15、进一步地，所述计算基于最长边p1的区域覆盖固定路径长度l1包括：
16、基于拟合的凸多边形的最长边p1，固定翼无人机飞行时的覆盖范围q1，计算出固定翼无人机的区域覆盖固定路径垂直于最长边p1的路径飞行次数w1=p1/q1，当w1不为奇自然数时，w1取小于w1的最大奇自然数；
17、基于区域覆盖固定路径垂直于最长边的路径飞行次数w1和最长边p1，计算出垂直于最长边p1的路径，并得到垂直于最长边p1的总路径长度，其中，为第次固定翼无人机的区域覆盖固定路径垂直于最长边p1的路径飞行；
18、基于拟合的凸多边形中的点到最长边p1的最长距离p2，固定翼无人机飞行时的覆盖范围q2，计算出固定翼无人机的区域覆盖固定路径平行于最长边p1的路径飞行次数w2=p2/q2，当w2不为奇自然数时，w2取小于w2的最大奇自然数；
19、基于区域覆盖固定路径平行于最长边的路径飞行次数w2和最长边p1，计算出平行于最长边p1的路径，并得到平行于最长边p1的总路径长度，其中，为第次固定翼无人机的区域覆盖固定路径平行于最长边p1的路径飞行；
20、基于最长边p1的区域覆盖固定路径长度l1=l11+l12。
21、进一步地，所述计算基于次长边g1的区域覆盖固定路径长度l2包括：
22、基于拟合的凸多边形的次长边g1，固定翼无人机飞行时的覆盖范围h1，计算出固定翼无人机的区域覆盖固定路径垂直于次长边g1的路径飞行次数u1=g1/h1，当u1不为奇自然数时，u1取小于u1的最大奇自然数；
23、基于区域覆盖固定路径垂直于次长边g1的路径飞行次数u1和次长边g1，计算出垂直于次长边g1的路径，并得到垂直于次长边g1的总路径长度，其中，为第次固定翼无人机的区域覆盖固定路径垂直于次长边g1的路径飞行；
24、基于凸多边形中的点到次长边g1的最长距离g2，固定翼无人机飞行时的覆盖范围h2，计算出固定翼无人机的区域覆盖固定路径平行于次长边g1的路径飞行次数u2=g2/h2，当u2不为奇自然数时，u2取小于u2的最大奇自然数；
25、基于区域覆盖固定路径平行于次长边g1的路径飞行次数u2和次长边g1，计算出平行于次长边g1的路径，并得到平行于次长边g1的总路径长度，其中，为第次固定翼无人机的区域覆盖固定路径平行于次长边g1的路径飞行；
26、基于次长边g1的区域覆盖固定路径长度l2=l21+l22。
27、进一步地，步骤s3中，基于区域覆盖所需固定路径及其总长度，协同分配每架固定翼无人机各自的期望位置包括：
28、基于区域覆盖所需固定路径及其总长度l，固定翼无人机数量n，在满足任务时间限制以及每架固定翼无人机剩余航时的条件下，得到每架固定翼无人机的平均间距为x=l/n，然后以原点为基准，计算固定翼无人机集群间隔x距离的各个期望位置，并将各个期望位置分别分配给每架固定翼无人机。
29、进一步地，步骤s4中，固定翼无人机集群区域覆盖任务进行二次协同调整包括：
30、基于区域覆盖固定路径及其总长度l，有固定翼无人机去执行其他任务后，当前固定翼无人机数量n，在满足任务时间限制以及每架固定翼无人机剩余航时的条件下，每架固定翼无人机的平均间距为x=l/n，然后基于平均间距协同分配每架固定翼无人机各自新的期望位置。
31、进一步地，所述任务时间限制是指固定翼无人机区域覆盖时间间隔不大于最大任务时间间隔，其中，固定翼无人机区域覆盖时间=固定翼无人机的平均间距/固定翼无人机飞行平均速度。
32、进一步地，基于平均间距协同分配每架固定翼无人机各自新的期望位置包括：
33、以距离原点最近的固定翼无人机为基准，分别计算每架固定翼无人机当前位置到期望位置的待飞距离，以及固定翼无人机集群总待飞距离，为固定翼无人机第个固定翼无人机；
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【技术保护点】
1.一种固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，步骤S1中，给定真实规划区域，拟合规划区域包括：
3.根据权利要求2所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，步骤S2中，基于拟合的规划区域，计算区域覆盖所需固定路径的总长度包括：
4.根据权利要求3所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，所述计算基于最长边P1的区域覆盖固定路径长度L1包括：
5.根据权利要求3所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，所述计算基于次长边G1的区域覆盖固定路径长度L2包括：
6.根据权利要求1所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，步骤S3中，基于区域覆盖所需固定路径及其总长度，协同分配每架固定翼无人机各自的期望位置包括：
7.根据权利要求6所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，步骤S4中，固定翼无人机集群区域覆盖任务进行二次协同调整包括：
8.根据权利要求6或7所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，所述任务时间限制是指固定翼无人机区域覆盖时间间隔不大于最大任务时间间隔，其中，固定翼无人机区域覆盖时间=固定翼无人机的平均间距/固定翼无人机飞行平均速度。
9.根据权利要求7所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，基于平均间距协同分配每架固定翼无人机各自新的期望位置包括：
10.根据权利要求9所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，所述距离原点最近的固定翼无人机包括即将要经过原点的最近固定翼无人机或已经经过原点的最近固定翼无人机。
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【技术特征摘要】
1.一种固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，步骤s1中，给定真实规划区域，拟合规划区域包括：
3.根据权利要求2所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，步骤s2中，基于拟合的规划区域，计算区域覆盖所需固定路径的总长度包括：
4.根据权利要求3所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，所述计算基于最长边p1的区域覆盖固定路径长度l1包括：
5.根据权利要求3所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，所述计算基于次长边g1的区域覆盖固定路径长度l2包括：
6.根据权利要求1所述的固定翼无人机集群协同区域覆盖任务方法，其特征在于，步骤s3中，基于区域覆盖所需固定路径及其总长...
【专利技术属性】
技术研发人员：于欢，陆艳辉，卲金钇，文鹏程，周涛，郭凯琪，罗丽红，
申请(专利权)人：四川腾盾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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