多无人机协同目标跟踪闭环最优控制方法

2012-08-27钟春梅赵振宇孙海波

探测与控制学报 2012年3期

关键词：方法

钟春梅，赵振宇，孙海波，周锐

（1.中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳 471009；2.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100083）

0 引言

远距离视线（Stand-off line of sight，SLOS）目标跟踪可保持传感器的覆盖范围，并规避目标附近的威胁区域［1－3］。文献［4］提出一种闭环最优控制方法，得到比较好的跟踪效果。但是当两架无人机（Un manned Aerial Vehicle，UAV）相互靠近或关于目标速度方向几何对称时，该方法失效。文献［1，3］提出了一种基于Lyapunov方法的闭环导引律，控制UAV跟踪地面目标，并采取盘旋策略规避目标附近危险区域（Stand-off Tracking）。但在该方法中，两架UAV必须从同一侧靠近目标，并且要求稳态时两架UAV与目标的视线差角为180°，此法不能获得最大目标估计精度。文献［5］将减小UAV控制代价、靠近目标、获得更大传感器覆盖范围和覆盖时间作为为综合指标，提高目标跟踪性能。

文献［6］基于视线夹角为90°时估计精度最优这一经验性结论，提出一种次优闭环反馈导引方法，在保证两架UAV接近目标的同时，控制两架UAV与目标之间的视线夹角趋向90°。文献［7］采取两架UAV与目标之间成90°夹角的盘旋策略来提高对地面目标跟踪的估计精度。但都是基于仿真得到的结果，均没有给出理论证明。

目前对多机协同目标被动跟踪问题研究大都采用在线优化方法，这类方法的一个突出问题就是实时性很差，或基于经验策略的方法，但又缺乏最优性证明。为此，本文提出一种由趋近和盘旋两阶段组成的多无人机协同目标跟踪闭环最优控制方法。