北京航空航天大学段海滨获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种仿鸽群有限邻居交互的无人机集群合围跟踪控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119105543B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411119723.3,技术领域涉及:G05D1/695;该发明授权一种仿鸽群有限邻居交互的无人机集群合围跟踪控制方法是由段海滨;张兆宇;王思远设计研发完成,并于2024-08-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种仿鸽群有限邻居交互的无人机集群合围跟踪控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种仿鸽群有限邻居交互的无人机集群合围跟踪控制方法,包括步骤一:无人机和目标运动学建模,确定无人机和目标的初始状态以及预期设置的合围构型;步骤二:将集群中无人机按对于目标状态的获取权限分为信息个体和非信息个体,仿照鸽群最近邻交互规则人为选择信息个体到非信息个体的有向连接;步骤三:引入通信距离限制划定非信息个体邻居集合;等九个步骤。本发明方法实现简单,所提出的仿鸽群有限交互邻居选择规则,能够大大减小编队合围控制中的通信负载,增加控制收敛速度,面向通信受限环境下的拓扑构建以及面向切换拓扑的控制协议设计等难点问题给出了鲁棒的解决方案。
本发明授权一种仿鸽群有限邻居交互的无人机集群合围跟踪控制方法在权利要求书中公布了:1.一种仿鸽群有限邻居交互的无人机集群合围跟踪控制方法,其特征在于:该方法步骤如下: 步骤一、无人机和目标运动学建模,场景及状态信息初始化;其中,设无人机集群中包含两种不同类型的无人机,分别为信息个体无人机,以下简称为信息个体;以及非信息个体无人机,以下简称为非信息个体;设信息个体能够直接获取目标信息,并向部分非信息个体单向传播自身状态,而非信息个体则不具备直接获取待合围目标态势的能力,需要同信息个体或邻居非信息个体进行类似鸽群层级结构的通信交互以完成合围任务; 步骤二、根据仿鸽群最近邻交互原则为信息个体节点确定其非信息个体邻居节点; 步骤三、引入通信距离范围限制,结合人为设定的最大交互半径,初步确定无人机集群中非信息个体之间的无向通信拓扑; 步骤四、结合鸽群有限视场交互机制,将步骤三中所确定的无向通信拓扑的通信半径内圆形区域进行分割,按最近邻原则挑选出各区域中距离当前个体最近的无人机加入其邻居节点集合,构造精简的交互拓扑; 步骤五、将步骤四中按鸽群有限视场交互机制确定的交互拓扑扩充为无向拓扑,保证步骤四中所得交互拓扑中两个以任意方向的边相连接的节点均扩充为双向连接,即等效为该交互拓扑的无向图增广拓扑; 步骤六、将经过步骤五后得到的无向图增广交互拓扑进行剪枝,借鉴鸽群层级交互规则,得到含有以信息个体为根节点的有向生成树的非信息个体交互拓扑,保证了所有节点均能递归地获取待合围目标信息; 步骤七、基于步骤二至六所给出的邻居选择机制,设计固定时间目标加速度、速度、位置分布式观测器,为信息个体及非信息个体估计目标状态; 步骤八、基于步骤二至六所建立的有向交互拓扑,结合步骤七中给出的固定时间目标状态分布式观测器,针对信息与非信息个体设计分布式合围跟踪一致性控制协议,能够使集群内信息与非信息无人机以固定队形对目标进行编队合围跟踪。
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