一种用于低空环境的直升机和无人机协同搜救的时间规划方法

本发明涉及无人机航迹规划，尤其涉及一种用于低空环境的直升机和无人机协同搜救的时间规划方法。

背景技术：

1、现有的载体和无人机协作下模式大致可分为两种：载体和单无人机的协作与载体和多无人机的协作。但是，不论是哪种协作方法，都或多或少存在一些缺陷，比如：在以往针对无人机起降点选址的建模中，为了简化问题方便求解，大多将无人机的起飞点和降落点设置为同一位置，没有考虑无人机实际飞行中在执行完搜救任务后可能会就近降落，导致选址成本较高。并且的起飞点和降落点设置为同一位置的方案，也会导致每次无人机执行任务后必须返回起飞点才能进行下次任务，连续任务的执行效率偏低。

2、总的来说，针对无人机和载体的协作效率问题的研究，已经得出了一些初步方案，但是都还存在一些问题，比如：现有协作模式下大多仅仅考虑单架无人机或者少数无人机执行任务，而低空搜救模式往往需要更多的无人机参与，实现直升机和无人机协同搜救的选址成本较高；

3、因此，如何在低空环境中，并且在执行直升机和无人机协同搜救的过程中，优化载体直升机和无人机协作下的选址方式从而降低选址成本，成为了需要进一步研究问题。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种用于低空环境的直升机和无人机协同搜救的时间规划方法，能够优化载体直升机和无人机协作下的选址方式从而降低选址成本。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、s1、获取选址条件参数，并根据所述选址条件参数建立协同搜救场景中的无人机起降点选址模型，其中，以选址成本最低为目标建立所述无人机起降点选址模型；

4、s2、利用所述无人机起降点选址模型获取所述无人机起降点的选址结果；

5、s3、通过任务分配模型，获取对应所述选址结果的子任务；

6、s4、通过搜救时间模型，确定无人机的任务完成时间。

7、本发明实施例提供的用于低空环境的直升机和无人机协同搜救的时间规划方法，针对直升机和无人机协同搜救中选址成本较高的问题，建立协同搜救的无人机起降点选址模型，在模型中考虑了环境温度变化、无人机的负载以及无人机飞行状态对无人机续航能力的影响，并且在约束上可以不要求无人机的起飞和降落在同一点。改进后的模型相对于以往的研究在选址成本上有所降低。

技术特征：

1.一种用于低空环境的直升机和无人机协同搜救的时间规划方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s1中，所获取的选址条件参数包括：用于表示无人机的负载情况和无人机的飞行状态的参数；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，总航程的基础模型为sb,k,l＝(db,k+dk,l)σ1+tkvσ2，b,l∈m',k∈m，db,k表示无人机从点b到点k的三维距离，dk,l表示无人机从点k到点l的三维距离，σ1为无人机携带负载悬停的时的功率与无人机空载水平飞行时功率的比值，σ2表示无人机携带负载水平飞行时的功率与无人机空载水平飞行时功率的比值，tk表示无人机在待搜救点k的悬停时间，v表示无人机匀速飞行的速度；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电池容量随温度变化的关系表示为在环境温度为x时电池的实际容量与理论容量的比值：

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在s2中，利用所述无人机起降点选址模型进行无人机起降点的选址过程中，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s3中获取对应所述选址结果的子任务之前，还包括：

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，在s3中，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在s4中，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当相邻的两个子任务之间的关系为类型1时，完成两组子任务所需要的搜救时间为c1，其中，且vh表示直升机的最大飞行速度；

技术总结
本发明实施例公开了一种用于低空环境的直升机和无人机协同搜救的时间规划方法，涉及无人机航迹规划技术领域，能够优化载体直升机和无人机协作下的选址方式从而降低选址成本。本发明包括：获取选址条件参数，并根据所述选址条件参数建立协同搜救场景中的无人机起降点选址模型；利用所述无人机起降点选址模型获取所述无人机起降点的选址结果；通过任务分配模型，获取对应所述选址结果的子任务；通过搜救时间模型，确定无人机的任务完成时间。本发明适用于低空环境的直升机和无人机协同搜救。

技术研发人员：张明,孙丽超,刘旭
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13