多无人机协同编队飞行管理系统及方法与流程

本发明涉及飞行控制技术领域，特别是涉及一种多无人机协同编队飞行管理系统及方法。

背景技术：

由于无人机具有机动性好、使用方便以及无人员伤亡风险等特点，被广泛应用于军用和民用领域。无人机在复杂环境下执行巡逻、目标搜索和目标跟踪任务时，由于障碍密度大、空域受限以及机载传感器能力不足等原因，导致单机观测存在观测范围狭窄、观测精度低以及目标易丢失等缺点，而多机协同可获得更大的观测范围、观测精度以及更好的抗丢失性。当执行野外大面积长里程探测任务时，单机受能源限制难以独立完成，而多机可进行分工协作，提高了探测效率。但是，目前针对多无人机协同编队飞行的管理系统及方法存在效率低、自动化程度低、操作复杂等问题，限制了多无人机协同编队的应用和发展。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前的多无人机协同编队飞行的管理系统及方法存在效率低、自动化程度低以及操作复杂等问题，提供一种多无人机协同编队飞行管理系统及方法。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种多无人机协同编队飞行管理系统，该系统包括存在于集中控制节点和分布式控制节点上的任务规划模块、路径规划模块、编队集结模块、编队保持模块和编队重构模块；

所述任务规划模块用于为多无人机协同编队设定任务类型，所述任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；

所述路径规划模块用于为多无人机生成执行任务过程中的飞行路径；

所述编队集结模块用于控制多无人机同时到达各自的集结点以及控制多无人机同时返回各自的出发点；

所述编队保持模块用于控制多无人机协同编队保持固定的飞行阵型；

所述编队重构模块用于重构多无人机协同编队的几何阵型。

相应地，本发明还提出一种多无人机协同编队飞行管理方法，该方法包括以下步骤：

设定多无人机协同编队的任务类型，所述任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；

生成多无人机在执行任务过程中的飞行路径；

控制多无人机同时到达各自的集结点，所述多无人机协同编队开始执行任务；

执行任务完成后，控制多无人机同时返回各自的出发点。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明对多无人机系统编队飞行任务的各阶段性需求进行了“一站式”集成，操作使用简便，自动化程度高，基本设置项简洁，各子任务由相应的功能模块完成并自动过渡，智能化程度高；

(2)本发明采用面向功能的系统结构，比面向任务的系统结构更加精简，解除了各模块的功能耦合，功能模块能够覆盖所有任务的功能需求，每个任务可按照其任务周期快速调用相应的模块，效率高；

(3)本发明采用集中-分布式控制结构，地面站作为集中控制节点综合调度，多无人机之间采用分布式控制，降低了无人机的通信带宽需求，同时分布式控制算法允许通信拓扑结构动态变化，即多机编队飞行过程中允许编队重构，无人机可动态加入或退出，编队阵型可动态变化。

附图说明

图1为本发明多无人机协同编队飞行管理系统的结构示意图；

图2为协同巡逻任务、协同探测任务和协同目标搜索任务的任务周期示意图；

图3为协同目标跟踪任务的任务周期示意图；

图4为单无人机的路径规划任务闭环示意图；

图5为路径规划模块的集中-分布式控制结构的示意图；

图6为编队集结模块的集中-分布式控制结构的示意图；

图7为编队集结模块的多无人机通信拓扑结构示意图；

图8为编队保持模块的集中-分布式控制结构的示意图；

图9为编队保持模块的多无人机通信拓扑结构示意图；

图10为编队重构模块的各种状态转换类型示意图；

图11为路径规划总体效果示意图；

图12为路径规划模块的目标位置误差图；

图13为各无人机的剩余路径长度、期望到达时间和飞行速度随时间变化示意图；

图14为编队保持模块保持无人机飞行的轨迹示意图；

图15为各无人机的飞行速度以及航向角随时间变化示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种多无人机协同编队飞行管理系统及方法，实现了多无人机在复杂环境、不完全通信以及动态拓扑等特殊条件下的编队飞行管理决策、路径规划以及编队控制，提高了多无人机在巡逻、探测、目标搜索以及目标跟踪等任务的执行效率和执行效果，同时提高了管理的安全性与可靠性。下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

在其中一个实施例中，如图1所示，一种多无人机协同编队飞行管理系统，该系统包括存在于集中控制节点和分布式控制节点上的任务规划模块、路径规划模块、编队集结模块、编队保持模块和编队重构模块；

所述任务规划模块用于为多无人机协同编队设定任务类型，所述任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；

所述路径规划模块用于为多无人机在执行任务的过程中生成飞行路径；

所述编队集结模块用于控制多无人机同时到达各自的集结点以及控制多无人机同时返回各自的出发点；

所述编队保持模块用于控制多无人机协同编队保持固定的飞行阵型；

所述编队重构模块用于重构多无人机协同编队的几何阵型。

具体地，在本实施例中，用于组成多无人机协同编队的无人机具备飞行控制系统，固定翼飞机能够实现起飞、改变高度、盘旋、平飞、降落等基本功能，旋翼飞机还能够悬停；同时，无人机还具备机器视觉系统，包括目标测量传感器、目标识别与状态提取、图像匹配等模块，能够实现感知、识别、锁定任务目标的功能。

各类多无人机协同编队飞行任务的任务周期如下：

(1)协同巡逻任务、协同探测任务和协同目标搜索任务的任务周期如图2所示，任务开始→选择任务类型，并设置任务区域→飞行路径规划→多无人机到达集结点，编队组建→编队向任务区域飞行→编队向任务区域飞行过程中，动态调整队形→编队到达任务区域后，动态调整队形，执行任务→任务完成后，编队返回集结点→多无人机编队解散，各自降落回出发地点→任务结束；

(2)协同目标跟踪任务的任务周期如图3所示，任务开始→目标搜索→发现目标并定位→动态路径规划→编队保持，进行目标跟踪→在跟踪过程中，动态调整队形→任务完成后编队返回→多无人机编队解散，各自降落回出发地点→任务结束。

根据图2和图3所示的任务周期可知：

(1)目标搜索任务是目标跟踪任务的子任务，即目标跟踪任务首先需要对任务区域进行搜索，发现跟踪目标后再执行跟踪任务；

(2)多无人机编队飞行阶段主要可分解为3类子阶段，即编队集结阶段、编队保持阶段和编队重构阶段。

以任务周期为依据设计多无人机协同编队飞行管理系统，该系统主要包括以下5个功能模块：任务规划模块，路径规划模块，编队集结模块，编队保持模块，以及编队重构模块，本发明系统的结构如图1所示，任务规划模块、路径规划模块、编队集结模块、编队保持模块和编队重构模块既存在于集中控制节点(即地面站)，也存在于分布式控制节点(即无人机本地机载模块)，下面对各个模块的具体功能进行详细说明。

1.任务规划模块

任务规划模块的作用是为多无人机协同编队设定具体的任务类型，本发明支持4种任务类型，分别是协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务。

(1)协同巡逻任务：该任务的执行区域主要在市区和近郊，执行无人机为旋翼，对航拍影像传输的实时性要求较高；

(2)协同探测任务：该任务的执行区域主要为野外，执行无人机为固定翼，对飞机续航能力的要求较高；

(3)协同目标搜索任务：该任务的执行区域主要为野外，执行无人机为固定翼，对飞机续航能力和机载视觉设备的要求较高，对航拍影像传输的实时性要求较高；

(4)协同目标跟踪任务：该任务的执行无人机可为旋翼与固定翼的组合，对机载视觉设备、机载传感器以及滤波器的要求较高，对航拍影像传输的实时性要求较高。

任务类型选定后，系统自动筛选可供执行任务的无人机，并列出其机场分布，均在地面站显示。

该模块的设置项如下：

(1)确定任务类型；

(2)确定执行任务的无人机编队：设置编队飞机数量，选择各无人机的起飞机场；本发明支持管理2架至6架无人机组成的编队；

(3)上传任务目标图像样本：目标搜索任务与目标跟踪任务设置该项，上传符合系统要求的目标图像样本资料，作为系统的先验知识。

上述项目在地面站的系统界面进行设置，完成后进行路径规划模块设置。

2.路径规划模块

路径规划模块的作用为生成无人机执行任务所需的具体路径，作为控制算法模块的输入，路径规划模块包含两种功能模式：

(1)手动设定路径模式：

该模式下，飞行路径在地面站的可视化地图界面中手动设定，具体路径由任务需求决定，且需要经过民航局、交管局等管理部门批准许可。调用该模式的任务阶段，以及相应的设置项如下：

a.设定多无人机从起飞位置到编队集结点的路径；

b.任务类型为协同巡逻任务、协同探测任务和协同目标搜索任务时，设定多机编队从集结点到任务区域的路径；

c.任务类型为协同巡逻任务、协同探测任务和协同目标搜索任务时，设定多机编队在任务区域执行任务的具体路径；

d.任务执行完成后，设定多机编队从任务区域返回集结点的路径；

e.编队解散后，设定每架无人机返回各自机场的路径。

(2)动态路径规划模式：

该模式的启用条件为：任务类型为协同目标跟踪任务，并且多机编队通过协同目标搜索任务已锁定被跟踪目标后，启用动态路径规划模式；该模式下，路径规划模块根据被跟踪目标的实时位置，通过内置算法对飞行路径进行动态实时规划。

动态路径规划算法的基本原理如下：

如图4所示为单无人机的路径规划任务闭环示意图，单无人机的机载传感器对目标位置状态实时观测并进行卡尔曼滤波，从而预测其未来状态；无人机卡尔曼滤波的预测结果作为单机在线航迹生成&优化模块的输入；执行过程中，通过持续观测目标位置状态来持续更新卡尔曼滤波结果，从而持续更新优化航迹，进而对无人机实时进行飞行控制，实现对被跟踪目标的持续跟踪。

基于单机的路径规划任务闭环，多机协同路径规划算法采用集中-分布式控制结构，如图5所示，其中，地面站用于对多无人机进行集中指挥、调度和管理，图中每个虚线框表示一个无人机节点，各无人机平台与相邻节点进行通信，采用分布式算法进行信息共享与融合，具体步骤如下：

(1)各无人机平台与相邻节点交换目标信息，实现对目标位置状态的估计、预测、融合；

(2)通过无人机本地滤波器得到期望航迹，同时通过在线航迹生成&优化模块与相邻节点进行交互协调，得到优化后的航迹；

(3)根据优化后的航迹，调整无人机平台传感器的观测状态；

(4)对被跟踪目标位置状态进行观测、识别与状态提取。

依据多机协同路径规划的集中-分布式控制结构，路径规划模块采用的分布式路径规划算法为基于交互多模型的扩展卡尔曼滤波算法(imm-ekf)，应用该算法将相邻节点无人机对被跟踪目标的位置状态估计结果，以及相邻节点的期望航迹进行融合，得到优化后的最终航迹，以此航迹控制无人机编队飞行。

路径规划模块设置完成后，进行编队集结模块设置。

3.编队集结模块

编队集结模块的作用为控制多无人机同时到达各自的集结点，以及控制多无人机同时返回各自的出发点，在任务周期中的以下两个阶段被调用：

(1)多无人机从各自的机场起飞后，同时到达各自的集结点，从而形成编队；

(2)多无人机编队在集结点附近解散后，各自返航并同时回到出发点。

该模块的设置项如下：

(1)设定各无人机的集结点：在地面站的可视化界面进行设置，为使用户操作方便，以及防止多无人机集结时发生碰撞，系统内置了2架至6架无人机集结点的默认分布，即用户只需设定一个编队的集结点，系统将围绕该点附近自动设定各无人机的集结点；

(2)各无人机的初始速度以及编队解散后的返航速度，初始速度和返航速度也是在地面站的可视化界面进行设置。

该模块的任务流程如下：

出发阶段：

(1)多无人机从各自的机场起飞；

(2)起飞完成后，固定翼定速盘旋，旋翼悬停，并向地面站发送起飞就绪标志；

(3)地面站记录各机起飞就绪后的位置，根据各机的位置和初始速度，启用编队集结控制算法；

(4)多无人机同时到达各自的集结点，向地面站发送集结完成标志。

返航阶段：

(1)多机编队执行任务完成后返回集结点时，当有任意一架无人机到达集结点50m范围之内，即触发编队集结模块；

(2)根据各无人机的当前位置，出发点位置和返航速度，启用编队集结控制算法；

(3)各机同时回到出发点，任务完成。

编队集结模块控制算法的原理如下：

编队集结模块解决的问题属于同时到达(simultaneousarrival)问题，采用了一种基于全局信息交互的多无人机分布式控制结构，集中控制节点(即地面站)对所有无人机节点的状态进行全局信息交互，各机的飞行控制指令由本地机载的编队集结模块生成，如图6所示为编队集结模块的集中-分布式控制结构的示意图，图中，每个虚线框表示一个无人机节点，每架无人机的地位均等，与地面站进行通信连接，每一个无人机节点均向地面站发送自身状态信息以及接收地面站发送的其他节点状态信息。以多无人机协同编队由4架无人机(分别为uav1、uav2、uav3和uav4)组成为例，编队集结模块的多无人机通信拓扑结构如图7所示。每个无人机节点的输出为其自身的一组状态变量，主要包括位置、速度和航向角；每架无人机实时更新自身的状态变量，并接收地面站发送的其他无人机节点的状态变量；每个无人机节点由用虚线框包围的4个功能模块组成，其中，各无人机飞往其集结点的路径已通过地面站设置完成，编队集结模块根据路径规划模块给出的集结路径以及地面站给出的其他无人机节点的状态信息，基于一致性算法计算飞行控制指令并输出给飞行控制系统，实现分布式协同控制。

编队集结模块设置完成后，进行编队保持模块设置。

4.编队保持模块

编队保持模块的作用为控制多无人机协同编队保持固定的飞行阵型，在任务周期的以下阶段被调用：

(1)地面站收到集结完成标志后，启用编队保持模块，多机编队由集结点飞往任务区域；

(2)多无人机编队到达任务区域后，在执行任务过程中启用编队保持模块，保持固定阵型飞行；

(3)多无人机编队执行任务完成后，保持固定阵型返回集结点。

该模块的设置项如下：

(1)选取编队leader：选取多无人机中的一架作为编队leader，一般选取编队中稳定性最佳、续航时间最长的无人机；

(2)设定编队阵型：在地面站的可视化图形界面设定各无人机的相对位置，确定编队阵型。

编队保持模块控制算法的原理如下：

编队保持模块采用基于追踪制导与局部信息交互的分布式控制算法，其控制结构如图8所示。无人机leader只接收地面站的信息，不接收相邻无人机节点的信息；其他无人机为follower，与相邻无人机节点进行通信，以多无人机协同编队由5架无人机(分别为uav1、uav2、uav3、uav4和uav5)组成为例，编队保持模块的多无人机通信拓扑结构如图9所示。

编队保持模块的分布式控制算法流程如下：

首先，地面站将任务路径发送给无人机leader，无人机leader沿给定路径飞行，各无人机follower采用基于速度追踪法的制导率向无人机leader靠近集结；集结完成后，各无人机follower采用基于一致性算法的飞行速度和航向同步控制策略，保持与其相邻节点同步飞行；最后，编队保持模块根据设定的编队几何阵型解算出各无人机的相对位置矩阵，并采用基于编队图的编队形成和编队保持控制算法调整各无人机的相对位置，形成目标阵型并保持编队飞行。

编队保持模块设置完成后，进行编队重构模块设置。

5.编队重构模块

编队重构模块的作用为重构多无人机协同编队的几何阵型，适用于任务过程中，由于燃料不足、通信失联、飞机故障、任务重规划等原因，需临时减少或增加无人机节点、改变编队阵型的情况，该模块的各种状态转换类型如图10所示。

任务过程中的任意时刻可随时调用该模块，设置完成后系统立即响应。启用编队重构功能时，首先需要设置编队重构类型，本发明支持的编队重构任务包括5类，分别为增加无人机节点、减少无人机节点、编队合并、编队分解以及改变飞行阵型，其中编队合并和编队分解任务，适用于由两个以上本发明系统组成的大型多无人机协同编队飞行管理系统网络。各类编队重构任务的设置项以及任务流程如下：

(1)增加无人机节点：

a.新加入无人机进入编队的通信范围之内；

b.重新选取无人机leader，并重新设定编队阵型；

c.启用编队保持模块。

(2)减少无人机节点：

a.重新选取编队成员与无人机leader，并重新设定编队阵型；

b.启用编队保持模块；

c.退出编队的无人机返航。

(3)编队合并：

a.多个系统在网络中同时运行时，多个编队处于彼此的通信范围之内；

b.选取一个系统作为任务执行系统，由该系统选取总编队的无人机leader，并设定总编队阵型；

c.启用编队保持模块。

(4)编队分解：

a.新的多无人机协同编队飞行管理系统加入网络；

b.新系统从原编队中选取编队成员与无人机leader，设定编队阵型，启用编队保持模块；

c.原系统从剩余成员中选取无人机leader，设定编队阵型，启用编队保持模块。

(5)编队阵型重构：

a.重新选取无人机leader，并重新设定编队阵型；

b.启用编队保持模块。

本实施例所提出的多无人机协同编队飞行管理系统具有以下有益效果：

(1)本实施例对多无人机系统编队飞行任务的各阶段性需求进行了“一站式”集成，操作使用简便，自动化程度高，基本设置项简洁，各子任务由相应的功能模块完成并自动过渡，智能化程度高；

(2)本实施例采用面向功能的系统结构，比面向任务的系统结构更加精简，解除了各模块的功能耦合，功能模块能够覆盖所有任务的功能需求，每个任务可按照其任务周期快速调用相应的模块，效率高；

(3)本实施例采用集中-分布式控制结构，地面站作为集中控制节点综合调度，多无人机之间采用分布式控制，降低了无人机的通信带宽需求，同时分布式控制算法允许通信拓扑结构动态变化，即多机编队飞行过程中允许编队重构，无人机可动态加入或退出，编队阵型可动态变化。

为进一步阐述本发明所提出的多无人机协同编队飞行管理系统的有益效果，下面将结合具体的仿真实例来进行详细说明。

1.路径规划模块中动态路径规划功能模式针对目标跟踪任务的路径规划效果：

本发明针对一个地面目标跟踪任务实例，采用4架无人机(分别为无人机1、无人机2、无人机3和无人机4)对被跟踪目标进行跟踪，实际仿真结果如图11-12所示，其中图11为路径规划总体效果示意图，图中黑色实线为目标轨迹，星线为规划路径，可见本发明对协同目标跟踪任务的路径规划总体效果良好；图12为本发明在整个跟踪过程中对目标位置估计的误差图，图中横坐标为跟踪时间，单位为秒(s)，纵坐标为目标位置误差，单位为米(m)，由图可见目标位置误差全部在50m之内，且80％在35m之内，说明本发明对目标位置估计的精确度较高。

2.编队集结模块的控制效果：

本发明针对一个编队集结任务给出了仿真实例。假定4架无人机(分别为无人机1、无人机2、无人机3和无人机4)从不同机场出发，同时到达集结点，各无人机的剩余路径长度、期望到达时间和飞行速度随时间变化的仿真效果如图13所示，由图可见，整个集结任务的仿真时间为100s，在10s左右时，各无人机的预计到达时间(eat,estimatedarrivaltime)即趋于相同，动态过程仅占总体的10％左右；此后各无人机的飞行速度保持恒定，最终同时到达集结点。该仿真实例表明，编队集结模块的控制效果良好，精度较高。

3.编队保持模块的控制效果：

本发明针对一个编队保持任务给出了仿真实例。假定5架无人机(分别为uav1、uav2、uav3、uav4和uav5)已到达各自集结点，速度航向各不相同，启用编队保持模块后的仿真效果如图14-15所示，其中，图14为编队保持模块保持无人机飞行的轨迹示意图，图中横坐标x和纵坐标y分别为东向距离和北向距离，单位均为米(m)，由图14可见，编队保持模块整体控制效果良好；图15为各无人机的飞行速度以及航向角随时间变化示意图，由图15可见，各无人机的速度和航向角很快收敛一致，动态过程占总体仿真时间的比例不超过20％，且过渡过程平稳，收敛后的一致性精度很高。

在另一个实施例中，本发明还提出一种基于上述的多无人机协同编队飞行管理系统的多无人机协同编队飞行管理方法，该方法包括以下步骤：

设定多无人机协同编队的任务类型，任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；

生成多无人机在执行任务过程中的飞行路径；

控制多无人机同时到达各自的集结点，多无人机协同编队开始执行任务；

执行任务完成后，控制多无人机同时返回各自的出发点。

与上述的多无人机协同编队飞行管理系统类似地，本实施例中用于组成多无人机协同编队的无人机具备飞行控制系统，固定翼飞机能够实现起飞、改变高度、盘旋、平飞、降落等基本功能，旋翼飞机还能够悬停；同时，无人机还具备机器视觉系统，包括目标测量传感器、目标识别与状态提取、图像匹配等模块，能够实现感知、识别、锁定任务目标的功能。

首先，通过地面站设定多无人机协同编队的任务类型，任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务。确定任务类型后，确定执行任务的无人机编队，包括设置编队飞机数量、选择各无人机的起飞机场，本发明支持管理2架至6架无人机组成的编队，然后再上传任务目标图像样本，目标搜索任务与目标跟踪任务设置该项，上传符合系统要求的目标图像样本资料，作为先验知识。

任务类型设置完毕后，生成多无人机在执行任务过程中的飞行路径。这里生成飞行路径包括两种模式，一种是手动设定飞行路径模式，另一种是动态路径规划模式。

具体地，在手动设定飞行路径模式下，飞行路径在地面站的可视化地图界面中手动设定，具体路径由任务需求决定，且需要经过民航局、交管局等管理部门批准许可。调用该模式的任务阶段，以及相应的设置项如下：

a.设定多无人机从起飞位置到编队集结点的路径；

b.任务类型为协同巡逻任务、协同探测任务和协同目标搜索任务时，设定多机编队从集结点到任务区域的路径；

c.任务类型为协同巡逻任务、协同探测任务和协同目标搜索任务时，设定多机编队在任务区域执行任务的具体路径；

d.任务执行完成后，设定多机编队从任务区域返回集结点的路径；

e.编队解散后，设定每架无人机返回各自机场的路径。

当任务类型为协同目标跟踪，且多无人机协同编队通过协同目标搜索任务已锁定被跟踪目标时，启动动态路径规划模式，在动态路径规划模式下，根据被跟踪目标的实时位置，通过内置算法对飞行路径进行动态实时规划。

动态路径规划算法的基本原理如下：

如图4所示为单无人机的路径规划任务闭环示意图，单无人机的机载传感器对目标位置状态实时观测并进行卡尔曼滤波，从而预测其未来状态；无人机卡尔曼滤波的预测结果作为单机在线航迹生成&优化模块的输入；执行过程中，通过持续观测目标位置状态来持续更新卡尔曼滤波结果，从而持续更新优化航迹，进而对无人机实时进行飞行控制，实现对被跟踪目标的持续跟踪。

作为一种具体的实施方式，控制多无人机同时到达各自的集结点以及控制多无人机同时返回各自的出发点的步骤包括以下过程：根据飞行路径以及集中控制节点给出的其他无人机节点的状态信息，基于一致性算法计算飞行控制指令并将飞行控制指令输出给对应的飞行控制系统。集中控制节点(即地面站)对所有无人机节点的状态进行全局信息交互，各机的飞行控制指令由本地机载生成。每个无人机节点的输出为其自身的一组状态变量，主要包括位置、速度和航向角；每架无人机实时更新自身的状态变量，并接收地面站发送的其他无人机节点的状态变量；每个无人机节点由用虚线框包围的4个功能模块组成，其中，各无人机飞往其集结点的路径已通过地面站设置完成，根据集结路径以及地面站给出的其他无人机节点的状态信息，基于一致性算法计算飞行控制指令并输出给飞行控制系统，实现分布式协同控制。

作为一种具体的实施方式，当需要对多无人机协同编队进行编队重构时，根据设定的编队重构类型重新选取无人机leader，并重新设定编队几何阵型，编队重构类型包括增加无人机节点、减少无人机节点、编队合并、编队分解和改变飞行阵型。当出现任务过程中由于燃料不足、通信失联、飞机故障、任务重规划等原因，需临时减少或增加无人机节点、改变编队阵型的情况时，需要对多无人机协同编队进行编队重构，此时根据设定的编队重构类型重新选取无人机leader，并重新设定编队几何阵型，其中编队重构类型包括增加无人机节点、减少无人机节点、编队合并、编队分解和改变飞行阵型。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。