本實(shí)用新型涉及一種無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)人機(jī)編隊(duì)變換陣型時(shí)的軌跡自動(dòng)生成系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著科技的迅猛發(fā)展，無(wú)人機(jī)不僅在技術(shù)水平上得到飛速革新，超越了傳統(tǒng)的軍用無(wú)人機(jī)概念范圍，而且隨著市場(chǎng)的旺盛需求，也為政府單位、公司組織和個(gè)人大量使用，民用無(wú)人機(jī)正在漸漸成為我們生活中的一部分。隨著技術(shù)的擴(kuò)散，用途的推廣，種類的增多，資本大幅投入無(wú)人機(jī)行業(yè)以及越來(lái)越多企業(yè)加入布局，無(wú)人機(jī)不僅僅在個(gè)人使用上，未來(lái)在各行各業(yè)的發(fā)展上都是值得期待的。

為了適應(yīng)未來(lái)的挑戰(zhàn)，除了提高單機(jī)的功能和效用外，還需要考慮如何以現(xiàn)有的技術(shù)為基礎(chǔ)，發(fā)展更加有效的無(wú)人機(jī)管理組織和管理模式以實(shí)現(xiàn)高速率和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)人機(jī)編隊(duì)是近年來(lái)提出的無(wú)人機(jī)合作化發(fā)展方向中的一個(gè)核心概念，但目前并沒有實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換的有效方法；

所要解決的技術(shù)問題：無(wú)人機(jī)編隊(duì)的控制問題；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換的問題；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換的航跡航點(diǎn)問題；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)的靜態(tài)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)的動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)的軌跡自動(dòng)生成系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就在于解決無(wú)人機(jī)編隊(duì)的控制問題；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換的問題；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換的航跡航點(diǎn)問題；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)的靜態(tài)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)的動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃系統(tǒng)；無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)的軌跡自動(dòng)生成系統(tǒng)的不足而提供的一種人機(jī)編隊(duì)變換陣型時(shí)的軌跡自動(dòng)生成系統(tǒng)。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種無(wú)人機(jī)編隊(duì)變換陣型時(shí)的軌跡自動(dòng)生成系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)編隊(duì)及無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器，所述無(wú)人機(jī)編隊(duì)包括若干個(gè)可與無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器進(jìn)行相互通訊的無(wú)人機(jī)。

進(jìn)一步地，所述無(wú)人機(jī)包括無(wú)人機(jī)殼體、電池、電路板，所述電池、電路板位于所述無(wú)人機(jī)殼體內(nèi)部，所述無(wú)人機(jī)殼體上還設(shè)有若干無(wú)人機(jī)飛行模塊，所述電路板包括無(wú)線信號(hào)接收模塊、無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊、處理器、GPS定位模塊、障礙物探測(cè)模塊，所述無(wú)線信號(hào)接收模塊、無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊、GPS定位模塊、障礙物探測(cè)模塊均與所述處理器信號(hào)連接，所述無(wú)人機(jī)飛行模塊與所述處理器信號(hào)連接。

進(jìn)一步地，所述無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器包括控制器信號(hào)發(fā)射模塊、控制器信號(hào)接收模塊、控制器處理器，所述控制器信號(hào)發(fā)射模塊、控制器信號(hào)接收模塊均與所述控制器處理器信號(hào)連接，所述控制器信號(hào)接收模塊接收無(wú)人機(jī)無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)射過(guò)來(lái)的根據(jù)GPS定位模塊定位的無(wú)人機(jī)位置信息；所述控制器信號(hào)發(fā)射模塊向無(wú)人機(jī)無(wú)線信號(hào)接收模塊發(fā)射飛行相關(guān)動(dòng)作的指令，所述無(wú)線信號(hào)接收模塊將指令傳輸給無(wú)人機(jī)處理器，所述無(wú)人機(jī)處理器控制無(wú)人機(jī)飛行模塊按指令執(zhí)行飛行相關(guān)動(dòng)作。

進(jìn)一步地，所述障礙物探測(cè)模塊包括紅外探測(cè)器及/或超聲探測(cè)器及/或雷達(dá)探測(cè)器。

進(jìn)一步地，無(wú)人機(jī)編隊(duì)變換陣型時(shí)的軌跡自動(dòng)生成方法，穩(wěn)定、迅速地解決復(fù)雜無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換問題，該方法包括如下步驟：

(1)準(zhǔn)備無(wú)人機(jī)編隊(duì)；

(2)無(wú)人機(jī)編隊(duì)靜態(tài)航跡規(guī)劃；

a、確定無(wú)人機(jī)編隊(duì)的起始位置；

b、確定無(wú)人機(jī)編隊(duì)的終點(diǎn)位置；

c、確定“障礙物”；

d、求無(wú)人機(jī)編隊(duì)中某一架無(wú)人機(jī)的靜態(tài)航跡航點(diǎn)；

e、求無(wú)人機(jī)編隊(duì)的靜態(tài)航跡航點(diǎn)；

(3)無(wú)人機(jī)編隊(duì)動(dòng)態(tài)航跡規(guī)劃；

a1、將無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的某一架無(wú)人機(jī)在靜態(tài)航跡上移動(dòng)一個(gè)單位；

b1、更新其他無(wú)人機(jī)的位置；

c1、判斷是否有無(wú)人機(jī)相撞事件發(fā)生；

d1、沒有相撞事件發(fā)生，轉(zhuǎn)到步驟f1；

e1、有相撞事件發(fā)生,轉(zhuǎn)到步驟a1、b1、c1；

f1、得到無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)所有無(wú)人機(jī)的航跡航點(diǎn)；

(4)重復(fù)步驟(2)及步驟(3)，直到所有無(wú)人機(jī)都到達(dá)目的點(diǎn)，得到陣型變換時(shí)所有無(wú)人機(jī)的航跡航點(diǎn)，即完成無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)的航跡規(guī)劃。

進(jìn)一步地，更好地解決了多數(shù)量的無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換問題；更好地解決了復(fù)雜的無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換問題；更好地解決了無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換過(guò)程中的無(wú)人機(jī)相撞問題，步驟(2)無(wú)人機(jī)編隊(duì)靜態(tài)航跡規(guī)劃中：

a確定無(wú)人機(jī)編隊(duì)的起始位置為一般情況下，以無(wú)人機(jī)編隊(duì)起飛之前的位置為編隊(duì)起始位置；

b所述確定無(wú)人機(jī)編隊(duì)的終點(diǎn)位置為終點(diǎn)位置是一個(gè)人為規(guī)定的位置，在陣型變換過(guò)程中隨設(shè)定不同而發(fā)生變化，以無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換過(guò)程中的某一個(gè)時(shí)間的陣型為例，設(shè)定其為終點(diǎn)位置，那么其后的變換以這個(gè)終點(diǎn)位置為基準(zhǔn)進(jìn)行變換；

c確定“障礙物”為無(wú)人機(jī)編隊(duì)的變換過(guò)程是以一架無(wú)人機(jī)的軌跡生成推及整個(gè)編隊(duì)的軌跡生成，當(dāng)研究編隊(duì)中某一架無(wú)人機(jī)的軌跡的時(shí)候，編隊(duì)中的其他無(wú)人機(jī)相對(duì)于這架無(wú)人機(jī)就是障礙物；

d求無(wú)人機(jī)編隊(duì)中某一架無(wú)人機(jī)的靜態(tài)航跡航點(diǎn)為根據(jù)步驟a、b的起始位置和終點(diǎn)位置，求這架無(wú)人機(jī)在有障礙物下的最短路徑，作為其靜態(tài)航跡航點(diǎn)；

e求無(wú)人機(jī)編隊(duì)的靜態(tài)航跡航點(diǎn)為根據(jù)步驟d所述的單架無(wú)人機(jī)的航跡規(guī)劃，對(duì)無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的其他所有無(wú)人機(jī)運(yùn)用這個(gè)方法進(jìn)行航跡規(guī)劃，得到整個(gè)編隊(duì)的航跡航點(diǎn)。

進(jìn)一步地，步驟(3)無(wú)人機(jī)編隊(duì)動(dòng)態(tài)航跡規(guī)劃中：

a1將無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的某一架無(wú)人機(jī)在靜態(tài)航跡上移動(dòng)一個(gè)單位；根據(jù)上述介紹的靜態(tài)無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)，研究無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的某一架無(wú)人機(jī)，使其在已經(jīng)規(guī)劃好的靜態(tài)航跡上移動(dòng)一個(gè)單位，這時(shí)，其他無(wú)人機(jī)的位置不發(fā)生變化；

b1更新其他無(wú)人機(jī)的位置；

c1判斷是否有無(wú)人機(jī)相撞事件發(fā)生；編隊(duì)中所有無(wú)人機(jī)位置更新完畢之后，判斷整個(gè)編隊(duì)中是否任何相撞事件發(fā)生；

d1沒有相撞事件發(fā)生，如果沒有任何相撞事件發(fā)生，則記錄當(dāng)前位置，即編隊(duì)中所有無(wú)人機(jī)移動(dòng)一個(gè)單位的位置；

e1有相撞事件發(fā)生，如果有相撞事件發(fā)生，則返回到靜態(tài)航跡規(guī)劃的第一步，重新進(jìn)行無(wú)人機(jī)編隊(duì)的靜態(tài)航跡規(guī)劃，進(jìn)而進(jìn)行動(dòng)態(tài)航跡規(guī)劃；

f1得到無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)所有無(wú)人機(jī)的航跡航點(diǎn)，從無(wú)人機(jī)編隊(duì)的靜態(tài)航跡規(guī)劃到動(dòng)態(tài)航跡規(guī)劃。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1、無(wú)人機(jī)編隊(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠與無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器之間進(jìn)行高效的通訊，無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器控制無(wú)人機(jī)編隊(duì)做出靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的陣型變換；

2、更好地解決了更多數(shù)量的無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換問題，相比以往技術(shù)，本技術(shù)解決了更多架次的無(wú)人機(jī)編隊(duì)的陣型變換，隨著數(shù)量的增多，計(jì)算量增加；

3、更好地解決了復(fù)雜的無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換問題，以往的技術(shù)，沒辦法對(duì)無(wú)人機(jī)編隊(duì)的復(fù)雜陣型進(jìn)行變換，本技術(shù)完美解決這個(gè)問題，使無(wú)人機(jī)編隊(duì)能夠變換各種復(fù)雜陣型；

4、更好地解決了無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換過(guò)程中的無(wú)人機(jī)相撞問題，本技術(shù)在進(jìn)行航跡規(guī)劃時(shí)都會(huì)有一個(gè)判斷，判斷會(huì)不會(huì)有相撞事件發(fā)生，如果有則采取相應(yīng)措施，完美解決了無(wú)人機(jī)相撞的問題，避免相撞產(chǎn)生的損失。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本實(shí)用新型無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：1、無(wú)人機(jī)；11、無(wú)人機(jī)殼體；12、電池；13、電路板；130、無(wú)線信號(hào)接收模塊；131、無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊；132、處理器；133、GPS定位模塊；134、障礙物探測(cè)模塊；14、無(wú)人機(jī)飛行模塊；2、無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器；21、控制器信號(hào)發(fā)射模塊；22、控制器信號(hào)接收模塊；23、控制器處理器。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述：

如圖1、圖2所示，一種無(wú)人機(jī)編隊(duì)變換陣型時(shí)的軌跡自動(dòng)生成系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)編隊(duì)及無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器2，所述無(wú)人機(jī)編隊(duì)包括若干個(gè)可與無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器2進(jìn)行相互通訊的無(wú)人機(jī)1。

優(yōu)選地，所述無(wú)人機(jī)1包括無(wú)人機(jī)殼體11、電池12、電路板13，所述電池12、電路板13位于所述無(wú)人機(jī)殼體11內(nèi)部，所述無(wú)人機(jī)殼體11上還設(shè)有若干無(wú)人機(jī)飛行模塊14，所述電路板13包括無(wú)線信號(hào)接收模塊130、無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊131、處理器132、GPS定位模塊133、障礙物探測(cè)模塊134，所述無(wú)線信號(hào)接收模塊130、無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊131、GPS定位模塊133、障礙物探測(cè)模塊134 均與所述處理器132信號(hào)連接，所述無(wú)人機(jī)飛行模塊14與所述處理器132信號(hào)連接。

優(yōu)選地，所述無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制器2包括控制器信號(hào)發(fā)射模塊21、控制器信號(hào)接收模塊22、控制器處理器23，所述控制器信號(hào)發(fā)射模塊21、控制器信號(hào)接收模塊22均與所述控制器處理器23信號(hào)連接，所述控制器信號(hào)接收模塊22接收無(wú)人機(jī)1無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊131發(fā)射過(guò)來(lái)的根據(jù)GPS定位模塊133定位的無(wú)人機(jī)1位置信息；所述控制器信號(hào)發(fā)射模塊131向無(wú)人機(jī)1無(wú)線信號(hào)接收模塊 130發(fā)射飛行相關(guān)動(dòng)作的指令，所述無(wú)線信號(hào)接收模塊130將指令傳輸給無(wú)人機(jī) 1處理器132，所述無(wú)人機(jī)1處理器132控制無(wú)人機(jī)飛行模塊14按指令執(zhí)行飛行相關(guān)動(dòng)作。

進(jìn)一步地，所述障礙物探測(cè)模塊134包括紅外探測(cè)器及/或超聲探測(cè)器及/ 或雷達(dá)探測(cè)器。

進(jìn)一步地，無(wú)人機(jī)編隊(duì)變換陣型時(shí)的軌跡自動(dòng)生成方法，穩(wěn)定、迅速地解決復(fù)雜無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換問題，該方法包括如下步驟：

(1)準(zhǔn)備無(wú)人機(jī)編隊(duì)；

(2)無(wú)人機(jī)編隊(duì)靜態(tài)航跡規(guī)劃；

a、確定無(wú)人機(jī)編隊(duì)的起始位置；

b、確定無(wú)人機(jī)編隊(duì)的終點(diǎn)位置；

c、確定“障礙物”；

d、求無(wú)人機(jī)編隊(duì)中某一架無(wú)人機(jī)的靜態(tài)航跡航點(diǎn)；

e、求無(wú)人機(jī)編隊(duì)的靜態(tài)航跡航點(diǎn)；

(3)無(wú)人機(jī)編隊(duì)動(dòng)態(tài)航跡規(guī)劃；

a1、將無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的某一架無(wú)人機(jī)在靜態(tài)航跡上移動(dòng)一個(gè)單位；

b1、更新其他無(wú)人機(jī)的位置；

c1、判斷是否有無(wú)人機(jī)相撞事件發(fā)生；

d1、沒有相撞事件發(fā)生，轉(zhuǎn)到步驟f1；

e1、有相撞事件發(fā)生，轉(zhuǎn)到步驟a1、b1、c1；

f1、得到無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)所有無(wú)人機(jī)的航跡航點(diǎn)；

(4)重復(fù)步驟(2)及步驟(3)，直到所有無(wú)人機(jī)都到達(dá)目的點(diǎn)，得到陣型變換時(shí)所有無(wú)人機(jī)的航跡航點(diǎn)，即完成無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)的航跡規(guī)劃。

進(jìn)一步地，更好地解決了多數(shù)量的無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換問題；更好地解決了復(fù)雜的無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換問題；更好地解決了無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換過(guò)程中的無(wú)人機(jī)相撞問題，步驟(2)無(wú)人機(jī)編隊(duì)靜態(tài)航跡規(guī)劃中：

a確定無(wú)人機(jī)編隊(duì)的起始位置為一般情況下，以無(wú)人機(jī)編隊(duì)起飛之前的位置為編隊(duì)起始位置；

b所述確定無(wú)人機(jī)編隊(duì)的終點(diǎn)位置為終點(diǎn)位置是一個(gè)人為規(guī)定的位置，在陣型變換過(guò)程中隨設(shè)定不同而發(fā)生變化，以無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換過(guò)程中的某一個(gè)時(shí)間的陣型為例，設(shè)定其為終點(diǎn)位置，那么其后的變換以這個(gè)終點(diǎn)位置為基準(zhǔn)進(jìn)行變換；

c確定“障礙物”為無(wú)人機(jī)編隊(duì)的變換過(guò)程是以一架無(wú)人機(jī)的軌跡生成推及整個(gè)編隊(duì)的軌跡生成，當(dāng)研究編隊(duì)中某一架無(wú)人機(jī)的軌跡的時(shí)候，編隊(duì)中的其他無(wú)人機(jī)相對(duì)于這架無(wú)人機(jī)就是障礙物；

d求無(wú)人機(jī)編隊(duì)中某一架無(wú)人機(jī)的靜態(tài)航跡航點(diǎn)為根據(jù)步驟a、b的起始位置和終點(diǎn)位置，求這架無(wú)人機(jī)在有障礙物下的最短路徑，作為其靜態(tài)航跡航點(diǎn)；

e求無(wú)人機(jī)編隊(duì)的靜態(tài)航跡航點(diǎn)為根據(jù)步驟d所述的單架無(wú)人機(jī)的航跡規(guī)劃，對(duì)無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的其他所有無(wú)人機(jī)運(yùn)用這個(gè)方法進(jìn)行航跡規(guī)劃，得到整個(gè)編隊(duì)的航跡航點(diǎn)。

進(jìn)一步地，步驟(3)無(wú)人機(jī)編隊(duì)動(dòng)態(tài)航跡規(guī)劃中：

a1將無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的某一架無(wú)人機(jī)在靜態(tài)航跡上移動(dòng)一個(gè)單位；根據(jù)上述介紹的靜態(tài)無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)，研究無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的某一架無(wú)人機(jī)，使其在已經(jīng)規(guī)劃好的靜態(tài)航跡上移動(dòng)一個(gè)單位，這時(shí)，其他無(wú)人機(jī)的位置不發(fā)生變化；

b1更新其他無(wú)人機(jī)的位置；

c1、判斷是否有無(wú)人機(jī)相撞事件發(fā)生；編隊(duì)中所有無(wú)人機(jī)位置更新完畢之后，判斷整個(gè)編隊(duì)中是否任何相撞事件發(fā)生；

d1、沒有相撞事件發(fā)生，如果沒有任何相撞事件發(fā)生，則記錄當(dāng)前位置，即編隊(duì)中所有無(wú)人機(jī)移動(dòng)一個(gè)單位的位置；

e1、有相撞事件發(fā)生，如果有相撞事件發(fā)生，則返回到靜態(tài)航跡規(guī)劃的第一步，重新進(jìn)行無(wú)人機(jī)編隊(duì)的靜態(tài)航跡規(guī)劃，進(jìn)而進(jìn)行動(dòng)態(tài)航跡規(guī)劃；

f1、得到無(wú)人機(jī)編隊(duì)陣型變換時(shí)所有無(wú)人機(jī)的航跡航點(diǎn)，從無(wú)人機(jī)編隊(duì)的靜態(tài)航跡規(guī)劃到動(dòng)態(tài)航跡規(guī)劃。

根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。