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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种无人机集群系统分布式时变编队跟踪控制方法及系统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：CN114610072B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-23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：202210360979.8，技术领域涉及：H04R1/10；该发明授权一种无人机集群系统分布式时变编队跟踪控制方法及系统是由董希旺;李庆;化永朝;于江龙;任章;吕金虎设计研发完成，并于2022-04-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种无人机集群系统分布式时变编队跟踪控制方法及系统在说明书摘要公布了：本发明涉及一种无人机集群系统分布式时变编队跟踪控制方法及系统，涉及多机器人协同控制技术领域。所述方法包括：建立无人机的动力学模型，采用内外环控制架构，针对无人机集群建立用于编队控制的无人机集群模型；无人机集群中包括具有未知输入的领导者无人机以及多架跟随者无人机；根据无人机集群的期望编队构型，构造分布式时变编队跟踪控制器；根据分布式时变编队跟踪控制器进行分布式时变编队跟踪控制。本发明方法构造了分布式时变编队跟踪控制器，使得多无人机系统在形成期望的时变编队构型的同时，能够跟踪具有未知外部输入的领导者无人机，实现多无人机集群系统的分布式编队跟踪运动，具有分布式、可扩展性强、计算效率高的特点。

本发明授权一种无人机集群系统分布式时变编队跟踪控制方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种无人机集群系统分布式时变编队跟踪控制方法，其特征在于，包括： 建立无人机的动力学模型； 根据所述无人机的动力学模型，采用内外环控制架构，针对无人机集群建立用于编队控制的无人机集群模型；所述无人机集群中包括具有未知输入的领导者无人机以及多架跟随者无人机； 考虑由N架无人机组成的无人机集群系统，将无人机集群记为FA＝{1,2,…,N}；在编队控制层面，将第i架无人机建模如下： 其中，分别表示第i架无人机的位置与控制输入向量；N≥1；i∈FA； 将所述无人机集群中的所有无人机建模完成后，得到所述用于编队控制的无人机集群模型； 获取所述无人机集群的期望编队构型； 根据所述期望编队构型，针对所述无人机集群构造分布式时变编队跟踪控制器； 所述根据所述期望编队构型，针对所述无人机集群构造分布式时变编队跟踪控制器，具体包括： 对所述无人机集群中的领导者无人机加入控制约束其中，x1表示领导者无人机的状态；u1表示领导者无人机的控制输入向量； 采用代数图论描述所述无人机集群中的多架无人机之间的作用拓扑关系，得到所述无人机集群作用拓扑所对应的有向图； 利用时变向量刻画所述期望编队构型；其中hi为所述无人机集群中第i架无人机的期望编队向量； 根据所述无人机集群中第i架无人机的期望编队向量hi，针对所述无人机集群构造分布式时变编队跟踪控制器其中eit为t时刻所述无人机集群中第i架无人机的编队跟踪误差；wi1为所述有向图中节点1到节点i的作用强度；xit和xjt分别表示t时刻第i架和第j架无人机的位置；hit和hjt分别表示t时刻第i架和第j架无人机的期望编队向量；x1t表示t时刻领导者无人机的状态；N为所述无人机集群中的无人机数量；uit表示t时刻第i架无人机的控制输入向量；K表示增益矩阵；η和ξ均为正常数；vit表示t时刻第i架无人机的时变编队跟踪补偿输入； 根据所述分布式时变编队跟踪控制器对所述无人机集群进行分布式时变编队跟踪控制； 所述根据所述分布式时变编队跟踪控制器对所述无人机集群进行分布式时变编队跟踪控制，具体包括： 确定所述分布式时变编队跟踪控制器的参数，使得且η≥γ；其中γ是领导者无人机控制输入的上界； 所述参数确定后，采用所述分布式时变编队跟踪控制器对所述无人机集群进行分布式时变编队跟踪控制； 所述方法还包括：建立Tello-UWB实物实验验证平台，对分布式时变编队跟踪控制器对无人机集群进行的分布式时变编队跟踪控制进行实验验证； 具体地，搭建Tello-UWB实物实验验证平台，对所提出的分布式时变编队跟踪控制器展开实验验证；实物实验验证平台由5架Tello无人机、UWB定位系统和一个地面站组成；每架Tello无人机绑有一个UWB定位标签，地面站以50Hz的频率与无人机进行通讯； 1无人机集群系统设置 考虑由1架领导者无人机和4架跟随者无人机组成的无人机集群系统；无人机以旋转圆形编队的形式执行协同侦查任务；五架无人机定高飞行，故只需考虑XY平面内的编队跟踪控制问题；将领导者的模型参数设置为x10＝[0.03,0.03,0]T，则领导者无人机将在XY平面内作匀速直线运动； 2期望的时变编队设计 为刻画期望的旋转圆形编队构型，对于各无人机，将时变编队向量设置如下： 如果无人机集群系统实现了期望的编队跟踪，各无人机将会在XY平面内以半径为r、角速度为围绕领导者进行旋转； 3编队跟踪控制器参数设计 对于所有的无人机，能够验证编队跟踪可行性条件都成立，并求得编队补偿输入vi为： 设计增益矩阵K＝1，选择正常数η＝0.2，ζ＝0.01； 4仿真条件设置及结果分析 令r＝2m,各无人机在XY平面内的初始位置由-3至3之间的随机数产生；无人机集群系统的运动轨迹中，t表示仿真时间，横坐标xt为沿X轴方向的位置，纵坐标yt为沿Y轴方向的位置；令表示无人机i的时变编队跟踪误差，i＝2,3,4,5，其欧几里得范数的横坐标为仿真时间，纵坐标为编队跟踪误差；无人机集群系统实现了期望的旋转圆形编队跟踪。

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