一种无人机编队变换阵型时的轨迹自动生成方法【技术领域】
本发明涉及一种无人机技术领域，尤其涉及一种无人机编队变换阵型时的轨迹自
动生成方法。
【背景技术】
近年来，随着科技的迅猛发展，无人机不仅在技术水平上得到飞速革新，超越了传
统的军用无人机概念范围，而且随着市场的旺盛需求，也为政府单位、公司组织和个人大量
使用，民用无人机正在渐渐成为我们生活中的一部分。随着技术的扩散，用途的推广，种类
的增多，资本大幅投入无人机行业以及越来越多企业加入布局，无人机不仅仅在个人使用
上，未来在各行各业的发展上都是值得期待的。
为了适应未来的挑战，除了提高单机的功能和效用外，还需要考虑如何以现有的
技术为基础，发展更加有效的无人机管理组织和管理模式以实现高速率和远距离数据传
输，无人机编队是近年来提出的无人机合作化发展方向中的一个核心概念，但目前并没有
实现无人机编队阵型变换的有效方法；所要解决的技术问题：无人机编队的控制问题；无人
机编队阵型变换的问题；无人机编队阵型变换的航迹航点问题；无人机编队阵型变换时的
静态轨迹规划方法；无人机编队阵型变换时的动态轨迹规划方法；无人机编队阵型变换时
的轨迹自动生成方法。
【发明内容】
本发明的目的就在于解决无人机编队的控制问题；无人机编队阵型变换的问题；
无人机编队阵型变换的航迹航点问题；无人机编队阵型变换时的静态轨迹规划方法；无人
机编队阵型变换时的动态轨迹规划方法；无人机编队阵型变换时的轨迹自动生成方法的不
足而提供的一种人机编队变换阵型时的轨迹自动生成方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种无人机编队变换阵型时的轨迹自动生
成方法，稳定、迅速地解决复杂无人机编队阵型变换问题，该方法包括如下步骤：
(1)准备无人机编队；
(2)无人机编队静态航迹规划；
a、确定无人机编队的起始位置；
b、确定无人机编队的终点位置；
c、确定“障碍物”；
d、求无人机编队中某一架无人机的静态航迹航点；
e、求无人机编队的静态航迹航点；
(3)无人机编队动态航迹规划；
a1、将无人机编队中的某一架无人机在静态航迹上移动一个单位；
b1、更新其他无人机的位置；
c1、判断是否有无人机相撞事件发生；
d1、没有相撞事件发生，转到步骤f1；
e1、有相撞事件发生,转到步骤a1、b1、c1；
f1、得到无人机编队阵型变换时所有无人机的航迹航点；
(4)重复步骤(2)及步骤(3)，直到所有无人机都到达目的点，得到阵型变换时所有
无人机的航迹航点，即完成无人机编队阵型变换时的航迹规划。
进一步地，更好地解决了多数量的无人机编队阵型变换问题；更好地解决了复杂
的无人机编队阵型变换问题；更好地解决了无人机编队阵型变换过程中的无人机相撞问
题，步骤(2)无人机编队静态航迹规划中：
a确定无人机编队的起始位置为一般情况下，以无人机编队起飞之前的位置为编
队起始位置；
b所述确定无人机编队的终点位置为终点位置是一个人为规定的位置，在阵型变
换过程中随设定不同而发生变化，以无人机编队阵型变换过程中的某一个时间的阵型为
例，设定其为终点位置，那么其后的变换以这个终点位置为基准进行变换；
c确定“障碍物”为无人机编队的变换过程是以一架无人机的轨迹生成推及整个编
队的轨迹生成，当研究编队中某一架无人机的轨迹的时候，编队中的其他无人机相对于这
架无人机就是障碍物；
d求无人机编队中某一架无人机的静态航迹航点为根据步骤a、b的起始位置和终
点位置，求这架无人机在有障碍物下的最短路径，作为其静态航迹航点；
e求无人机编队的静态航迹航点为根据步骤d所述的单架无人机的航迹规划，对无
人机编队中的其他所有无人机运用这个方法进行航迹规划，得到整个编队的航迹航点。
进一步地，步骤(3)无人机编队动态航迹规划中：
a1将无人机编队中的某一架无人机在静态航迹上移动一个单位；根据上述介绍的
静态无人机航迹规划的实现，研究无人机编队中的某一架无人机，使其在已经规划好的静
态航迹上移动一个单位，这时，其他无人机的位置不发生变化；
b1更新其他无人机的位置；
c1判断是否有无人机相撞事件发生；编队中所有无人机位置更新完毕之后，判断
整个编队中是否任何相撞事件发生；
d1没有相撞事件发生，如果没有任何相撞事件发生，则记录当前位置，即编队中所
有无人机移动一个单位的位置；
e1有相撞事件发生，如果有相撞事件发生，则返回到静态航迹规划的第一步，重新
进行无人机编队的静态航迹规划，进而进行动态航迹规划；
f1得到无人机编队阵型变换时所有无人机的航迹航点，从无人机编队的静态航迹
规划到动态航迹规划。
本发明的有益效果在于：
1、更好地解决了更多数量的无人机编队阵型变换问题，相比以往技术，本技术解
决了更多架次的无人机编队的阵型变换，随着数量的增多，计算量增加；
2、更好地解决了复杂的无人机编队阵型变换问题，以往的技术，没办法对无人机
编队的复杂阵型进行变换，本技术完美解决这个问题，使无人机编队能够变换各种复杂阵
型；
3、更好地解决了无人机编队阵型变换过程中的无人机相撞问题，本技术在进行航
迹规划时都会有一个判断，判断会不会有相撞事件发生，如果有则采取相应措施，完美解决
了无人机相撞的问题，避免相撞产生的损失。
【附图说明】
图1为本发明无人机编队变换阵型时的轨迹自动生成方法流程示意图；
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种无人机编队变换阵型时的轨迹自动生成方法，稳定、迅速地解决
复杂无人机编队阵型变换问题，该方法包括如下步骤：
(1)准备无人机编队；
(2)无人机编队静态航迹规划；
a、确定无人机编队的起始位置；
b、确定无人机编队的终点位置；
c、确定“障碍物”；
d、求无人机编队中某一架无人机的静态航迹航点；
e、求无人机编队的静态航迹航点；
(3)无人机编队动态航迹规划；
a1、将无人机编队中的某一架无人机在静态航迹上移动一个单位；
b1、更新其他无人机的位置；
c1、判断是否有无人机相撞事件发生；
d1、没有相撞事件发生，转到步骤f1；
e1、有相撞事件发生，转到步骤a1、b1、c1；
f1、得到无人机编队阵型变换时所有无人机的航迹航点；
(4)重复步骤(2)及步骤(3)，直到所有无人机都到达目的点，得到阵型变换时所有
无人机的航迹航点，即完成无人机编队阵型变换时的航迹规划。
进一步地，更好地解决了多数量的无人机编队阵型变换问题；更好地解决了复杂
的无人机编队阵型变换问题；更好地解决了无人机编队阵型变换过程中的无人机相撞问
题，步骤(2)无人机编队静态航迹规划中：
a确定无人机编队的起始位置为一般情况下，以无人机编队起飞之前的位置为编
队起始位置；
b所述确定无人机编队的终点位置为终点位置是一个人为规定的位置，在阵型变
换过程中随设定不同而发生变化，以无人机编队阵型变换过程中的某一个时间的阵型为
例，设定其为终点位置，那么其后的变换以这个终点位置为基准进行变换；
c确定“障碍物”为无人机编队的变换过程是以一架无人机的轨迹生成推及整个编
队的轨迹生成，当研究编队中某一架无人机的轨迹的时候，编队中的其他无人机相对于这
架无人机就是障碍物；
d求无人机编队中某一架无人机的静态航迹航点为根据步骤a、b的起始位置和终
点位置，求这架无人机在有障碍物下的最短路径，作为其静态航迹航点；
e求无人机编队的静态航迹航点为根据步骤d所述的单架无人机的航迹规划，对无
人机编队中的其他所有无人机运用这个方法进行航迹规划，得到整个编队的航迹航点。
进一步地，步骤(3)无人机编队动态航迹规划中：
a1将无人机编队中的某一架无人机在静态航迹上移动一个单位；根据上述介绍的
静态无人机航迹规划的实现，研究无人机编队中的某一架无人机，使其在已经规划好的静
态航迹上移动一个单位，这时，其他无人机的位置不发生变化；
b1更新其他无人机的位置；
c1、判断是否有无人机相撞事件发生；编队中所有无人机位置更新完毕之后，判断
整个编队中是否任何相撞事件发生；
d1、没有相撞事件发生，如果没有任何相撞事件发生，则记录当前位置，即编队中
所有无人机移动一个单位的位置；
e1、有相撞事件发生，如果有相撞事件发生，则返回到静态航迹规划的第一步，重
新进行无人机编队的静态航迹规划，进而进行动态航迹规划；
f1、得到无人机编队阵型变换时所有无人机的航迹航点，从无人机编队的静态航
迹规划到动态航迹规划。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方
式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本
发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书
中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。