【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地面无人集群，特别是涉及一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法。
技术介绍
1、近年来，随着无人技术、通信、物联网等技术的快速发展，地面无人设备集群的应用场景日益增多。这些应用场景包括但不限于物流配送、农业自动化、军事侦察等。在执行任务的过程中，地面无人设备可以搭载各种传感器设备，如激光雷达、摄像头、gps、红外传感器等，利用其独特的技术特点，实时监测环境状况，确定自身位置，灵活调整运动姿态，并巧妙规避各种障碍物，以顺利完成任务。然而在这些应用中，往往会用到大量的地面无人设备，在使用单一的路径规划时，就需要频繁的对设备进行规划，且规划出来的各个设备路径杂乱，设备之间缺乏协同。因此集群路径规划成为了研究的重点。
2、路径规划和编队控制是地面无人设备集群成功执行任务的核心技术。路径规划确保地面无人设备能够从起点到终点找到一条无碰撞且高效的路径，而编队控制则确保多个地面无人设备能够协同工作，保持队形稳定，避免冲突。无人设备集群通过集群路径规划技术，能够实现多个无人设备同时进行规划，从而降低繁琐的规划流程，满足复杂多变的环境中地面无人设备的高效协作，实现整体系统效能的提升。并且由于多台无人设备同时规划，设备间可以共享信息，优化整体路径，从而更好地满足多样化的应用场景需求。
3、地面无人设备实现集群路径规划技术的关键问题是如何满足地面设备规划需求的同时加快规划速度，以及如何实现对集群路径的控制。在现有的研究中，传统的路径规划算法，如a*算法，通常采用单向搜索方式，从起点到终点进行路径搜索。这种方式
4、此外，传统的编队控制方法通常将前一个地面无人设备的路径视为障碍物，后续的地面无人设备在此基础上重新进行路径规划，这种方法虽然简单直观，但容易导致队形散乱，存在稳定性不足和灵活性差的问题。每个地面无人设备独立进行路径规划，缺乏全局协调，无法有效维持队形的稳定性和一致性。此外，现有的编队控制方法通常只能选择固定的队形，如直线或菱形，无法根据任务需求和环境变化动态调整队形。这种缺乏灵活性的编队控制方法在面对复杂任务和动态环境时显得尤为不足，容易导致任务执行效率低下甚至执行失败。
5、综上所述，当前的集群路径规划算法存在路径规划不合理、编队控制不稳定等问题，在实际任务的执行过程中，随着无人设备的增加，出现路径规划效率低、冲突多，缺乏实际地形的考虑，且缺乏有效的编队控制方法，难以维持稳定的编队形态，使地面无人设备集群的整体规划效率受到较大的影响。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，提高了多地面无人设备系统的效率和适应性，提高编队控制的稳定性和安全性。
2、为了实现本专利技术目的，本专利技术提供了一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，包括以下步骤：
3、步骤1、构建栅格地图：根据地图信息构建地面无人设备集群的作业区域的栅格地图；
4、步骤2、采用双向a*算法完成路径规划：从起点和终点同时进行搜索，通过评估函数估计从当前节点到目标节点的成本，完成路径规划；
5、步骤3、动态步长调整机制：根据环境复杂度和无人设备状态动态调整搜索步长；
6、步骤4、基于主路径进行编队控制：采用leader-follower模式进行编队控制；
7、步骤5、生成集群路径：利用所述路径规划和所述编队控制，生成最终行动路径。
8、与现有技术相比，本专利技术的显著进步在于：（1）本专利技术通过双向a*算法和动态步长机制相结合的方法，保证无人设备减少了搜索空间，提高了搜索效率，并且能够根据环境复杂度和地面无人设备状态动态调整搜索步长，进一步优化搜索过程，从而缩短路径规划的时间，提高路径的质量；（2）本专利技术通过优化障碍物判断，考虑上下坡需求，基于高程图或地形数据获取每个节点的高度信息，确定每个节点与其邻接节点之间的坡度，评估坡度是否满足上下坡需求，确保路径规划合理，地面无人设备能够顺利通过地形复杂的区域；（3）本专利技术采用leader-follower模式进行编队控制，通过实时通信和反馈机制，动态调整编队位置，并且考虑道路、环境等多因素，动态的进行队形调整，确保多个地面无人设备能够灵活应对各种任务需求，保持队形的稳定性和安全性。
9、为更清楚说明本专利技术的功能特性以及结构参数，下面结合附图及具体实施方式进一步说明。
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1.一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤1具体如下：
3.根据权利要求1所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：
4.根据权利要求1所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：
5.根据权利要求1所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：
6.根据权利要求2所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤2-1具体如下：为双向A*算法定义变量：起点S、终点G、从起点开始的开放列表、从终点开始的开放列表、从起点开始的关闭列表、从终点开始的关闭列表；所述初始化是将所述起点S添加到所述从起点开始的开放列表、将终点G添加到所述从终点开始的开放列表。
7.根据权利要求6所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤2-2的搜索过程包括
8.根据权利要求7所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤2-3的坡度为：
9.根据权利要求5所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤4-3具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤1具体如下：
3.根据权利要求1所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：
4.根据权利要求1所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：
5.根据权利要求1所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：
6.根据权利要求2所述的一种地面无人设备集群路径规划和编队控制方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚智泉，刘述，毛嘉慧，李斌，于雨田，艾百运，
申请(专利权)人：杭州智元研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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