专利名称：通信约束下的多无人机协同区域搜索方法
技术领域：
本发明涉及多无人机从不同地点起飞，在通信约束条件下，对一片未知区域展开搜索的方法，有关领域包括协同控制和通信技术。
背景技术：
多无人机协同区域搜索是多无人机协同任务中的重要内容之一，可以应用于灾害中的人员搜索、定位以及事故地点的勘察、探测等，国内外的研究十分广泛。Pedro DeLima和Daniel Pack提出的“带通信距离限制的协同多无人机使用未来路径规划达到最大搜索覆盖算法，，(Maximizing Search Coverage Using Future Path Proiection forCooperative Multiple UAVs with Limited Communication Ranges)运用 FPP (FuturePath Projection，未来路径规划)算法，使得通信距离限制下的多无人机协同搜索能够达到最大搜索覆盖。该算法首先给出了无人机选择路径的搜索代价函数，在此基础上，给出了 通信距离限制下的两种搜索策略一种是不间断的通信策略，无人机在飞行时，和地面站形成一个分层的数据链，使得多无人机之间始终能够保持通信；另一种是自由运动策略，无人机可以在搜索区域内自由飞行，使用FPP算法来减少无人机脱离通信距离导致的搜索效率的损失。该算法提出的搜索代价函数，其中的有些概念比较模糊，没有定量化，可操作性不强；该算法只考虑了通信距离限制对多无人机协同搜索的影响，没有考虑其他通信约束条件，如通信带宽限制，对通信约束的研究不够深入。通信约束是指多无人机协同搜索中需要考虑的通信系统和通信设备自身存在的约束和限制。

发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种通信约束下的多无人机协同区域搜索方法，控制多无人机进行协同区域搜索，搜索过程中，能够消除或者减弱通信约束对多无人机协同系统的影响，使多无人机能够以最小代价完成搜索任务，提高搜索区域覆盖率。本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤步骤I :设置多无人机的初始位置、通信约束条件的参数和搜索完成时间。步骤2 :根据搜索代价函数
权利要求
1.一种通信约束下的多无人机协同区域搜索方法，其特征在于包括下述步骤 步骤I:设置多无人机的初始位置、通信约束条件的参数和搜索完成时间； 步骤2:根据搜索代价函数=+，选取代价最 k Dk ,D1 H π α小的点作为各无人机下一航路点位置； 其中，P是整个搜索空间的概率矩阵，称为搜索空间的概率图，P(i，j)是待飞点所处的网格(i，j)存在目标的概率值，Dk和D1分别是待飞点到第k架无人机和第I个搜索边界的距离，Λ ΦυΑν是无人机从当前位置飞到待飞点需要转过的角度，a是离散待飞点的个数；步骤3 :判断步骤2得到的航路点是否满足边界约束条件；是，转到步骤4 ;否，从可选点中去除此点，转到步骤2 ;所述的可选点是无人机可以选择飞行的航路点，其中初始可选点有三个，分别是从当前点直飞一步到达的点、向左转过η /2到达的点和向右转过/2到达的点； 步骤4 :无人机飞至满足边界约束条件的航路点，当前时间t推进一个步长； 步骤5 :判断无人机通信距离范围内是否有其他无人机；是，执行步骤6 ;否，执行步骤2 ； 步骤6 :根据通信带宽大小，与相距最近的无人机交换概率图数据； 步骤7 :计算区域覆盖率X 100%，其中，num是无人机搜索过的网格数，N是搜索区域的网格总数； 步骤8 :判断是否到达搜索完成时间h ;是，搜索结束；否，转到步骤2。
2.根据利用权利要求I所述的通信约束下的多无人机协同区域搜索方法，其特征在于所述的步骤6中，在某一时刻t，当某一无人机UAVl的通信距离D内有多架无人机，选取其中最近的一架无人机UAV2进行概率图数据交换，如果UAVl第一次发送和接收完数据，前进一个步长，发现UAV2依然在通信距离D内，那么继续向UAV2发送剩下的数据，同时接收来自UAV2的数据，依此类推，直至发送和接收完整的概率图数据；如果发送一次数据后，发现UAV2不在通信距离D内，那么停止向UAV2发送数据，转而寻找在通信距离内的其他无人机；对于某架无人机，接收到来自另一架无人机的概率图后，它的概率图更新机制为按顺序比较概率图对应位置的元素，若两元素不相等且本机元素为初始值，则用接收到的对应位置的概率图元素替换本机概率图元素。
全文摘要
本发明提供了一种通信约束下的多无人机协同区域搜索方法，首先设置多无人机的初始位置、通信约束条件的参数和搜索完成时间，选取代价最小的点作为各无人机下一航路点位置，并判断该航路点是否满足边界约束条件；无人机飞至满足边界约束条件的航路点，判断无人机通信距离范围内是否有其他无人机后，与相距最近的无人机交换概率图数据；最后计算区域覆盖率并判断是否到达搜索完成时间。本发明能够消除或者减弱通信约束对多无人机协同系统的影响，使多无人机能够以最小代价完成搜索任务，提高搜索区域覆盖率。
文档编号G01C21/20GK102778235SQ20121021677
公开日2012年11月14日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者李建, 符小卫, 高晓光 申请人:西北工业大学