【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機路徑規劃，特別涉及一種基于數字孿生的多無人機控制方法。
技術介紹
1、無人機的廣泛應用可以追溯到多個領域，無人機在執行任務時涉及路徑規劃、安全性和效率等多個方面的考慮，傳動無人機系統面臨信息不足、反應遲緩等問題，難以在快速變換的環形下作用調整，不能實現高效的路徑規劃。在虛實互聯的優勢下，數字孿生技術逐漸被和無人機結合，通過構建虛擬無人機模型去全周期模擬物理無人機的行為，監控其狀態，優化其任務流程，提高無人機自主任務能力。但是現有的虛實無人機之間生成的飛行路徑沒有考慮外部威脅，飛行路徑的安全性低，進而會導致無人機完成任務的成功率低。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種基于數字孿生的多無人機控制方法，生成無人機的飛行路徑時考慮雷達威脅、打擊物威脅和地形威脅，降低雷達威脅、打擊物威脅和地形威脅對無人機移動的干涉，提高無人機完成任務的成功率。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術所使用的技術方案是：
3、本專利技術所述的一種基于數字孿生的多無人機控制方法，包括以下步驟：
4、s1、預設無人機路徑規劃標準，根據不同待執行任務分別生成一條以上的飛行路徑。
5、s2、對比同一待執行任務對應飛行路徑的效用得分，將效用得分最高的飛行路徑設置為當前待執行任務的初步飛行路徑。
6、s3、建立無人機的數字孿生平臺，構建孿生數據層、虛擬層、用戶層和服務層，孿生數據層采集無人機的歷史飛行數據；虛擬層中的一虛擬模
7、s4、虛擬層對飛行路徑進行優化，并將優化的飛行路徑傳輸到服務層使無人機沿優化后的飛行路徑移動。
8、s5、在數字孿生平臺中同步無人機的當前飛行數據，通過虛擬層實時監控無人機的飛行狀態。
9、優選的，s1具體包括以下模型：
10、s1.1、預設雷達威脅概率、打擊物威脅概率和地形威脅模型；
11、s1.2、預設能耗成本函數，通過能耗成本函數確定飛行路徑中的雷達威脅成本、打擊物威脅成本和地形威脅成本；
12、s1.3、通過目標函數計算出無人機飛行路徑，目標函數為v(x)＝ωrcostr+ωmcostm+ωecoste+ωlcostl；其中ωr+ωm+ωe+ωl＝1；costr為雷達威脅成本，costm為打擊威脅成本，coste為地形威脅成本，costl為能耗成本；ωr為雷達威脅成本的權重，ωm為打擊物威脅成本的權重，ωe為地形威脅成本的權重，ωl為能耗成本的權重。
13、優選的，預設無人機的能耗成本與飛行長度為正相關；所述能耗成本函數為其中li為航段i的長度。
14、優選的，所述雷達威脅概率
15、
16、r為電磁波單向傳播距離；rh為在高度h處的電磁波單向最大傳播距離，r4為電磁波單向傳播距離的四次方；為在高度h處的電磁波單向最大傳播距離的的四次方。
17、雷達威脅成本的計算公式為
18、m為均勻劃分的航段，rka為雷達威脅，li為航段，ka為雷達威脅中心，dka為每個分割點與ka之間的距離，nr為雷達威脅點總數，u為不同的無人機。
19、優選的，所述打擊物威脅概率
20、
21、rmh＝rmmax-kb|h-0.5h|、kb＝(rmmax+rmmin)/0.5h；rmmax為打擊物的有效攻擊范圍，rmmin為最小攻擊半徑，h為攻擊高度，rmh為打擊物在高度h處的攻擊半徑，rm為水平攻擊距離，em-1為打擊物攻擊概率。
22、打擊物威脅成本的計算公式為。
23、
24、m為均勻劃分的航段，mkb為打擊物威脅，li為航段，kb為打擊物威脅中心，dkb為每個分割點與kb之間的距離，nrm為打擊物威脅點總數；u為不同的無人機。
25、優選的，一虛擬模型與一無人機之間通過唯一的設備密鑰進行身份驗證和安全通信。
26、優選的，一虛擬模型與一無人機之間使用mqtt進行通信。
27、優選的，s5之后還包括s6；s6、若物理環境發生變換，則重新生成飛行路徑，然后獲取無人機在當前飛行路徑的當前飛行數據后，通過虛擬層對當前飛行路徑進行優化；使無人機沿優化后的飛行路徑移動。
28、相對于現有技術本專利技術所述的一種執手連接結構的有益效果主要體現在：驅動無人機執行任務時，n架無人機分別從不同的區域起飛，前往不同的任務區域執行任務，進而針對不同的任務需要規劃不同的飛行路徑，在確定目標后，生成無人機的飛行路徑時考慮雷達威脅、打擊物威脅和地形威脅，降低雷達威脅、打擊物威脅和地形威脅對無人機移動的干涉，提高無人機完成任務的成功率。通過多屬性效用理論maut確定雷達威脅、打擊物威脅、地形威脅和能耗成本的相關函數，對能耗成本和相關威脅據進行綜合評價，從而篩選出合適的飛行路徑。在確定目標函數時，通過比較不同飛行路徑的效用得分，篩選出執行不同任務的最佳飛行路徑。這一飛行路徑不僅能夠在最大程度上避開威脅，還能確保無人機在指定時間內到達任務區域，并有效執行任務。
29、通過數字孿生平臺對規劃處執行不同任務的對應飛行路徑，計算雷達威脅概率和打擊物威脅概率確定出威脅概率，從而使無人機能躲避雷達和打擊物；通過地形威脅模型確定威脅邊界，從而使無人機能避開地形障礙物。
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1.一種基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：S1具體包括以下模型：
3.根據權利要求2所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：預設無人機的能耗成本與飛行長度為正相關；所述能耗成本函數為其中li為航段i的長度。
4.根據權利要求3所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：所述雷達威脅概率
5.根據權利要求3所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：所述打擊物威脅概率
6.根據權利要求1所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：一虛擬模型與一無人機之間通過唯一的設備密鑰進行身份驗證和安全通信。
7.根據權利要求3所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：一虛擬模型與一無人機之間使用MQTT進行通信。
8.根據權利要求1所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：s1具體包括以下模型：
3.根據權利要求2所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：預設無人機的能耗成本與飛行長度為正相關；所述能耗成本函數為其中li為航段i的長度。
4.根據權利要求3所述的基于數字孿生的多無人機控制方法，其特征在于：所述雷達威脅概率
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【專利技術屬性】
技術研發人員：陳浩冬，黎作武，王昌銀，周虹宇，吳俊鵬，李繼明，吳浩哲，蔡少泓，
申請(專利權)人：廣東空天科技研究院南沙，
類型：發明
國別省市：
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