【技术实现步骤摘要】
本申请涉及无人机，特别是涉及一种无人机集群避障重构方法和装置。
技术介绍
1、随着无人机集群技术的发展，大规模无人机集群在军事、物流、救灾等领域的应用越来越广泛。
2、然而，在复杂环境中执行任务时，无人机集群在避障问题上仍然面临着障碍物感知、通信延迟、路径重构等多重挑战。现有技术中，多数避障方法存在反应速度慢、路径规划局限等问题，难以满足大规模无人机集群的实际避障需求。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升避障和路径重构能力的无人机集群避障重构方法和装置。
2、第一方面，本申请提供了一种无人机集群避障重构方法。该方法包括：
3、对障碍物和集群内各无人机进行实时监测，构建环境空间模型；
4、基于环境空间模型，以避障路径最短为目标，构建路径规划目标函数；根据路径规划目标函数获取飞行路径；
5、当环境空间模型变化时，利用梯度下降法对飞行路径进行更新重构。
6、在其中一个实施例中，对障碍物进行实时监测包括：
7、根据搭载于无人机上若干传感器实时采集的传感数据，获取环境感知数据；
8、利用多尺度特征融合技术对环境感知数据进行特征融合，获取障碍物监测结果。
9、在其中一个实施例中，对集群内各无人机进行实时监测包括：
10、基于数据共享策略，在集群内各无人机间进行数据共享；共享的数据包括环境感知数据和集群内各无人机的自身状态信息；
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12、在其中一个实施例中，利用梯度下降法对飞行路径进行更新重构包括：
13、基于路径规划目标函数和当前的环境空间模型，获取路径规划目标函数的梯度，根据路径规划目标函数的梯度对当前的飞行路径进行实时更新重构。
14、在其中一个实施例中，方法还包括：
15、针对集群内每一无人机，根据邻接矩阵、期望控制输入，以及与邻接无人机的状态差异，获取一致性控制律；其中，邻接矩阵的元素表示与邻接无人机的连接权重，邻接矩阵以协同控制收敛速度最大化为目标、以通信开销不大于总通信带宽上限为约束条件进行优化；
16、针对集群内所有无人机，以任务执行误差和控制代价的加权和最小化为目标构建控制律函数，利用哈密顿-雅可比-贝尔曼方程对控制律函数进行求解，获取执行控制律；
17、根据一致性控制律和执行控制律实现无人机集群的协同控制和执行。
18、在其中一个实施例中，方法还包括：
19、根据无人机与任务点之间的位置距离、任务分配矩阵，构建任务代价函数；任务分配矩阵表示无人机与任务点的对应关系；
20、基于任务代价函数，以集群内各无人机的总任务代价最小为目标、以每个任务点对应有且仅有一架无人机为约束条件，构建任务分配优化函数；根据任务分配优化函数对任务分配矩阵进行优化。
21、第二方面，本申请还提供了一种无人机集群避障重构装置。该装置包括：
22、环境感知模块，用于对障碍物进行实时监测；
23、数据分享模块，用于对集群内各无人机进行实时监测；
24、数据处理模块，用于基于环境感知模块和数据分享模块构建环境空间模型；基于环境空间模型，以避障路径最短为目标，构建路径规划目标函数；根据路径规划目标函数获取飞行路径；当环境空间模型变化时，利用梯度下降法对飞行路径进行更新重构。
25、第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。该计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述无人机集群避障重构方法中的步骤。
26、第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述无人机集群避障重构方法中的步骤。
27、第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述无人机集群避障重构方法中的步骤。
28、上述无人机集群避障重构方法和装置，提出了一种基于梯度下降法的动态路径规划与重构算法，能够在检测到新障碍物或环境变化时，实时更新路径规划，确保无人机集群能够灵活应对复杂环境的变化。与传统的静态路径规划方法相比，本专利技术显著提升了路径规划的灵活性和鲁棒性，减少了碰撞风险，提高了任务完成的可靠性。
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1.一种无人机集群避障重构方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对障碍物进行实时监测包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对集群内各无人机进行实时监测包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用梯度下降法对所述飞行路径进行更新重构包括：
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.一种无人机集群避障重构装置，其特征在于，所述装置包括：
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中
...【技术特征摘要】
1.一种无人机集群避障重构方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对障碍物进行实时监测包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对集群内各无人机进行实时监测包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用梯度下降法对所述飞行路径进行更新重构包括：
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴阳明，吴昊，李涛，易星，张云，严建琳，崔吴阳，
申请(专利权)人：南京交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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