基于群集智能的多无人机协同区域巡视控制方法

1. 背景技术

在军事和民用领域，常需要使用无人机在某一区域上空进行反复的飞行且其飞行轨迹能覆盖目标区域以完成察、监视、测绘、航拍等任务，我们将此类任务称之为区域巡视。在无人机巡视领域，比如安防领域的对目标区域进行巡查监视，军用领域对敌方战场进行侦察监视等应用场景中，现有的方案中所使用的无人机大多是单架无人机，仅有较少方案使用多架无人机编队飞行。

然而，在实现本公开的过程中，本申请发明人发现，单架无人机的巡视区域较小，巡视效果较差，并且现有的方案大多是通过工作人员手动遥控，即使有少量的自动化巡视方案，但自主化程度不高，无法做到多架无人机协同自主飞行，现有技术中的多无人机编队算法仅实现了对轨迹的协同，没有实现对无人机相位（航向角）的协同控制，即无法实现让所有无人机做圆周运动的同时还能让它们的相位保持同步状态（所有无人机具有相同的航向角）或平衡状态（所有无人机的航向角均匀的分布在0-360°之间）。

2. 公开内容

2.1 要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种基于群集智能的多无人机协同区域巡视控制方法，以缓解现有技术中的无人机控制方案巡视区域小，巡视效果差，自主化程度低，无法实现对无人机相位的协同控制的技术问题。

2.2 技术方案

本公开提供一种基于群集智能的多无人机协同区域巡视控制方法，使N架无人机在各自的目标位置做圆周运动，最终实现对目标区域的协同覆盖巡视，且达到稳定状态时，N架所述无人机进入同步监视模式或平衡监视模式，N≥2，包括：

• 步骤A：对巡视区域分割，控制N架无人机飞往各自指定位置；
• 步骤B：建立目标方程，使该目标方程取得极小值时，N架所述无人机的相位达到期望的相位分布；
• 步骤C：确定该目标方程在求取极小值过程中的下降方向和步长，并根据期望的相位分布，确定N架所述无人机的控制率；
• 步骤D：基于下降方向与步长，迭代计算所述控制率，并将所述控制率发送至N架所述无人机；
• 步骤E：重复步骤C至步骤D，直至终止协同巡视模式。

2.3 有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的基于群集智能的多无人机协同区域巡视控制方法具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

• 本公开提供的基于群集智能的多无人机协同区域巡视控制方法，能够使多架无人机进行协同作业，扩大可巡视区域（每个无人机负责一块区域，同时可巡视面积就会扩大）或提高巡视效果（多架无人机在同一区域以不同高度巡视，可以弥补一架无人机巡视精度不够的缺点）；
• 本公开提供的基于群集智能的多无人机协同区域巡视控制方法相比于现有技术中的手动遥控方案自主化程度高；
• 本公开提供的基于群集智能的多无人机协同区域巡视控制方法能够使所有无人机做圆周运动的同时还能让它们的相位保持同步状态或平衡状态。

2.4 具体实施例