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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利基于分布式模型预测控制及队形控制的多机编队防撞方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115712308B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211429285.1，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权基于分布式模型预测控制及队形控制的多机编队防撞方法是由胡劲文;苏梅梅;赵春晖;徐钊;刘慧霞设计研发完成，并于2022-11-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于分布式模型预测控制及队形控制的多机编队防撞方法在说明书摘要公布了：本发明涉及固定翼多无人机系统编队控制技术领域，特别涉及一种基于分布式模型预测控制及队形控制的多机编队防撞方法，解决了如何使得无人机群具有稳定的、控制精度高的协同编队飞行控制能力的问题。该方法的特殊在于，包括以下步骤：步骤一：集结无人机群，输入集结点或航迹点信息，进行基于分布式模型预测控制的编队防撞设置；步骤二：巡航控制；巡航中若要重构队形，执行步骤三；若不需要重构队形，执行步骤四；步骤三：基于重构队形要求再次进行基于分布式模型预测控制的编队防撞设置；步骤四：进行队形保持控制；步骤五：判断是否抵达目标点或完成任务；若是，结束任务；若否，返回步骤二，循环执行步骤二至五，直至抵达目标点或完成任务。

本发明授权基于分布式模型预测控制及队形控制的多机编队防撞方法在权利要求书中公布了：1.基于分布式模型预测控制及队形控制的多机编队防撞方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：首先基于任务规划信息与无人机平台因素，集结无人机群，输入集结点或航迹点信息，然后进行基于分布式模型预测控制的编队防撞设置； 步骤二：基于PID算法进行巡航控制；巡航过程中，若需要重构队形，执行下述步骤三；若不需要重构队形，跳过下述步骤三，执行下述步骤四； 步骤三：基于步骤二中所述的重构队形的要求，再次进行基于分布式模型预测控制的编队防撞设置； 步骤四：基于Leader-Follower进行队形保持控制； 步骤五：判断是否抵达目标点或完成任务；若是，结束任务；若否，返回上述步骤二，循环执行步骤二至步骤五，直至抵达目标点或完成任务，结束任务； 步骤二中所述的基于PID算法进行巡航控制的控制过程包括以下步骤： 步骤1：系统采用二阶一致性算法设计协同飞行控制率所述表示无人机i的飞行加速度； 步骤1.1：系统采用二阶一致性算法设计所述分别表示无人机i在地面坐标系下沿x、y、z三个方向的三个分加速度；具体为： 系统采用二阶一致性算法，对无人机i三个位置、加速度通道分别设计如下式1.1所示： 式1.1中：Ni表示分布式网络中无人机i的邻居；aij表示不同无人机之间考虑计算的加权系数；xdiF、ydiF、zdiF分别表示第i架无人机参考点的x坐标、y坐标、z坐标；xdjF、ydjF、zdjF分别表示第j架无人机参考点的x坐标、y坐标、z坐标；γ表示状态量的权重系数，通常大于0；分别表示无人机i相对于无人机j在地面坐标系下沿x、y、z三个方向的三个相对速度分量； 无人机i相对于无人机j的运动速度具体如下式1.2所示： 式1.2中：Vxi、Vyi、Vzi分别表示无人机i的速度Vi在地面坐标系下沿x、y、z三个方向的速度分量；Vxj、Vyj、Vzj分别表示无人机j的速度Vj在地面坐标系下沿x、y、z三个方向的速度分量； 位置协同变量ρiF在编队开始时是不同的，随着时间进行，当t→∞时，ρiF→ρjF；上式1.1给出了地面坐标系下三个分加速度指令，控制即可实现编队的队形保持； 步骤1.2：定义协同飞行控制率如下式1.3所示： 二阶一致性算法控制，既包含了位置信息，又包含了速度信息； 步骤2：将步骤1中设计的所述协同飞行控制率转化为飞行控制指令所述表示无人机i飞行的加速度大小；所述表示俯仰角速度；所述表示偏航角速度；具体为： 所述的控制方式如下式1.4所示： 依据俯仰角与速度分量的关系如下式1.5，以及偏航角与速度分量的关系如下式1.6： 式1.5中，θi表示无人机i的俯仰角； 式1.6中，Ψi表示无人机i的偏航角； 则 步骤3：定义新的协同飞行控制指令vi； 新的协同飞行控制指令vi为下式1.9所示： 式1.9中，表示无人机i飞行的新的加速度大小，表示无人机i飞行的新的俯仰角速度，表示无人机i飞行的新的偏航角速度； 所述的具体形式如下式1.10所示： 式1.10中，表示平均速度； 所述的具体形式如下式1.11所示： 式1.11中，表示航迹参考俯仰角； 所述的具体形式如下式1.12所示： 式1.12中，表示航迹参考偏航角； 步骤4：将步骤3中定义的所述新的协同飞行控制指令vi作为输入，计算无人机的实际轨迹与参考轨迹的误差，航迹控制器基于PID算法，在所述误差满足预设条件的前提下设计PID控制律ui；具体为： PID控制律分为纵向与横侧向通道来设计，假设无人机的纵向与横侧向通道之间耦合较小，控制增稳系统的设计常按照纵向和横侧向分开进行的，互不交联，PID控制律ui按下式1.13设计： 式1.13中，Kp,KI,KD分别为比例、积分、微分系数矩阵，表示偏差； 步骤5：基于步骤4中设计的PID控制率，调整协同飞行控制系统的控制指令输入值，从而控制无人机的飞行轨迹和姿态。

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