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申请/专利权人：哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)

摘要：本发明涉及一种无人机三维空间分布式编队方法及系统，根据状态信息和队形三维球面矩阵进行一致性协商，确定无人机对队形矩阵中心点的认知速度；根据无人机的当前位置、目标位置和认知速度确定无人机进入队形的第一速度；根据无人机的当前位置、探索区域内块格的位置和调节系数确定无人机在队形内探索的第二速度；根据障碍物集合、邻居无人机集合、无人机的当前位置和当前速度确定无人机进行避障的第三速度；将第一速度、第二速度或第三速度作为编队速度，根据编队速度对无人机进行编队控制；使得无人机集群能自主聚集并互相配合形成编队，对无人机集群中因无人机故障等原因导致的队形空缺进行补齐，提升了编队效率。

主权项：1.一种无人机三维空间分布式编队方法，其特征在于，包括以下步骤：获取无人机的状态信息和目标队形；根据目标队形构建队形三维球面矩阵；根据所述状态信息和所述队形三维球面矩阵进行一致性协商，确定无人机对队形矩阵中心点的认知速度；根据无人机在所述队形三维球面矩阵中的位置确定无人机进入队形的目标位置，根据无人机的当前位置、目标位置和所述认知速度确定无人机进入队形的第一速度；根据无人机在所述队形三维球面矩阵中的位置确定调节系数，将无人机感知范围或感知范围内未被其他无人机占据的区域以及未被其他无人机遮挡的区域作为探索区域，根据无人机的当前位置、所述探索区域内块格的位置和所述调节系数确定无人机在队形内探索的第二速度，所述第二速度的方向为感知范围内不存在邻居无人机的方向；根据无人机感知范围内的障碍物集合、无人机感知范围内的邻居无人机集合、无人机的当前位置和当前速度确定无人机进行避障的第三速度；根据无人机的当前状态将所述第一速度、所述第二速度或所述第三速度作为编队速度，根据所述编队速度对无人机进行编队控制；其中，所述根据目标队形构建队形三维球面矩阵，包括：根据所述目标队形构建数字矩阵；将数字矩阵中对应无人机的元素作为黑色块格，并将黑色块格的坐标与队形三维球面矩阵的索引建立对应关系，得到初始三维球面矩阵；利用掩膜对所述初始三维球面矩阵进行灰度化扩展，将靠近所述黑色块格的块格转换为灰色块格和将远离所述黑色块格的块格转换为白色块格，得到灰度化三维球面矩阵；将所述灰度化三维球面矩阵的块格正方体化，得到队形三维球面矩阵；所述无人机对队形矩阵中心点的认知速度表示为： ；其中，为第i个无人机对队形矩阵中心点的认知速度，为第j个无人机对队形矩阵中心点的认知速度，为第i个无人机对队形矩阵中心点的认知位置，为第j个无人机对队形矩阵中心点的认知位置，为第i架无人机感知范围内的邻居无人机的集合，sign表示sign运算，为可调系数，为可调系数；所述根据无人机在所述队形三维球面矩阵中的位置确定无人机进入队形的目标位置，根据无人机的当前位置、目标位置和所述认知速度确定无人机进入队形的第一速度，包括：当无人机处于白色块格组成的区域，将与所述无人机距离最近的灰色块格的位置作为无人机进入队形的目标位置；确定无人机的当前位置至所述目标位置的速度矢量，将所述速度矢量与预设比例系数的乘积确定为无人机进入队形的第一速度。

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