本发明涉及无人机控制领域，具体涉及一种通信时延下异构无人集群协同编队控制方法。
背景技术：
1、随着信息技术与智能制造领域的不断发展，无人航行器体系(无人机、无人地面车辆及卫星等)的功能性与性能已逐渐趋于完备。然而，面对日益复杂化、多样化的应用场景与任务需求，单一智能无人航行器因其固有的软硬件架构限制，在执行大规模或高度复杂的任务时，其局限性愈发凸显。为突破该瓶颈，无人集群协同编队理念被提出并受到广泛关注。鉴于实际应用场景中无人集群多由异构单元构成，如不同型号与类型的无人机协同执行侦察、作战等任务，以及无人机与无人车间的空地协同作战模式，深入研究异构无人集群的编队控制算法，对于推动相关领域的技术进步与实际应用具有重要的现实意义。
2、基于多智能体系统一致性理论基础的编队控制策略，其核心机理在于构建无人机间的局部信息交互网络。在此策略下，物理通信链路被有效限制在无人机与其邻近个体之间，通过优化通信网络的拓扑结构，实现以较低通信成本达成预定编队控制目标的目的。
3、此方法的核心优势在于其高效的通信资源利用率，但由于通信带宽的物理限制、传感器测量过程的时间消耗、控制指令处理与执行的滞后性等多重因素的共同作用，通信时延成为了几乎所有实际系统均需面对的重要挑战。通信时延不仅可能对编队队形的稳定性造成不利影响，还可能显著降低系统的动态响应速度，进而对任务执行的效率与成功率构成潜在威胁。因此，研究在异构无人集群编队控制算法的研究领域内，有效减小时延以确保系统在高延迟环境下仍能保持稳定性与快速性具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种通信时延下异构无人集群协同编队控制方法。
2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
3、一种通信时延下异构无人集群协同编队控制方法，包括如下步骤：
4、s1、将无人集群看作包含n个智能体的智能体系统，其中前m个智能体具有二阶动力学特性，后n-m个智能体具有一阶动力学特性；
5、s2、以智能体系统的邻接矩阵和通信时延矩阵为权值构建基于时延最短路径网络通信拓扑模型；
6、s3、基于时延最短路径网络通信拓扑模型设计静态编队一致性协议；
7、s4、在所述静态编队一致性协议中引入期望相对位置和期望速度得到编队控制协议，基于所设计的编队控制协议控制智能体系统形成具有设定几何关系的队形。
8、进一步的，所述s1中智能体系统表示为：
9、
10、xl((k+1)t)＝xl(kt)+tul(kt),l∈{m+1,...,n}
11、式中，xi为前m个智能体中智能体i的位移，vi为前m个智能体中智能体i的速度，ui为前m个智能体的控制输入，t为采样周期；xl为后n-m个智能体中智能体l的位移,ul为后n-m个智能体中智能体l的控制输入，k为离散采样点。
12、进一步的，所述s2中邻接矩阵和通信时延矩阵分别表示为：
13、a＝[aij]，τ＝[τij]
14、式中，a为邻接矩阵，aij为邻接矩阵中的元素；τ为通信时延矩阵，τij为通信时延矩阵中的元素。
15、进一步的，所述s3中静态编队一致性协议表示为：
16、
17、式中，xi为前m个智能体中智能体i的位移，vi为前m个智能体中智能体i的速度，ui为前m个智能体的控制输入，t为采样周期；xl为后n-m个智能体中智能体l的位移,ul为后n-m个智能体中智能体l的控制输入，k为离散采样点；α、β、γ为控制参数；aij为前m个智能体的邻接矩阵中的元素，alj为后n-m个智能体的邻接矩阵中的元素，τij为通信时延矩阵中的元素。
18、进一步的，所述s4中编队控制协议表示为：
19、
20、式中，xi为前m个智能体中智能体i的位移，vi为前m个智能体中智能体i的速度，vj前m个智能体中智能体j的速度，ui为前m个智能体的控制输入，t为采样周期；xl为后n-m个智能体中智能体l的位移,ul为后n-m个智能体中智能体l的控制输入，k为离散采样点；α、β、γ为控制参数；aij为前m个智能体的邻接矩阵中的元素，alj为后n-m个智能体的邻接矩阵中的元素，τij为通信时延矩阵中的元素，xj*为前m个智能体的设定几何关系的队形，xl*为后-m个智能体的设定几何关系的队形。
21、进一步的，所述s4中基于所设计的编队控制协议控制智能体系统表示为：
22、xi((k+1)t)＝xi(kt)+tvi(kt)
23、vi((k+1)t)＝vi(kt)-γtvi(kt)
24、
25、式中，xi为前m个智能体中智能体i的位移，vi为前m个智能体中智能体i的速度，ui为前m个智能体的控制输入，t为采样周期；xl为后n-m个智能体中智能体l的位移,ul为后n-m个智能体中智能体l的控制输入，k为离散采样点；α、β、γ、η为控制参数；aij为前m个智能体的邻接矩阵中的元素，alj为后n-m个智能体的邻接矩阵中的元素，τij为通信时延矩阵中的元素，xj*为前m个智能体的设定几何关系的队形，xl*为后-m个智能体的设定几何关系的队形。
26、本发明具有以下有益效果：
27、1、提出并验证一种适用于包括由一阶和二阶离散个体组成的异构无人集群的一致性编队控制协议，通过引入时延最短路径网络优化信息传输，以在不增加物理通信链路复杂性的前提下，加速编队收敛速度，从而满足复杂任务需求。
28、2、本发明的研究对象是由一阶和二阶离散个体构成的异构无人集群，考虑在通信时延环境下的编队控制问题。
29、3、提出适用于异构集群的一致性编队控制协议，创新性地引入时延最短路径网络来加快编队收敛速度。
1.一种通信时延下异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的通信时延下异构无人集群协同编队控制方法，所述s1中智能体系统表示为：
3.根据权利要求1所述的通信时延下异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，所述s2中邻接矩阵和通信时延矩阵分别表示为：
4.根据权利要求1所述的通信时延下异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，所述s3中静态编队一致性协议表示为：
5.根据权利要求1所述的通信时延下异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，所述s3中时延最短路径网络的邻接矩阵和通信时延矩阵分别表示为：
6.根据权利要求5所述的通信时延下异构无人集群协同编队控制方法，其特征在于，所述s4中基于所设计的编队控制协议控制智能体系统表示为：
