周　欢, 赵　辉, 韩　统, 黄汉桥

(空军工程大学航空航天工程学院, 陕西 西安 710038)



基于规则的无人机集群飞行与规避协同控制

周欢, 赵辉, 韩统, 黄汉桥

(空军工程大学航空航天工程学院, 陕西 西安 710038)

摘要：针对已有方法在大规模集群系统控制方面的不足,提出一种基于规则的无人机集群系统飞行与规避自主协同控制方法。受群智能思想启发,定义集群内无人机成员的基本飞行规则,实现无人机集群正常飞行和队形重构,在此基础上,将规避动作作为一种新的飞行规则,通过设置相应的规则权重系数,建立整体和成员两种规避控制机制,最后基于线性反馈控制理论证明了无人机集群系统的稳定性。仿真结果表明,所提方法能够控制集群正常飞行并有效处理规避问题,同时具有良好的实时性。

关键词：无人机; 集群系统; 群智能; 规避; 协同控制

0引言

无人机自主协同面临的协同侦察、协同跟踪与协同打击等[1-2]作战任务需求决定了其作战使用方式是多机集群系统。集群的运用使无人机在侦察、搜索和援救等任务中,能以更少的时间覆盖较广的一片区域,极大地提高了无人机的使用效率;但与此同时,空间无人机数量与密度的上升也给飞行安全带来了巨大的挑战[3-4],集群系统自主飞行与规避控制已经成为一个亟待解决的问题。

对于一个集群系统,当前主要的控制方法有如下两种:领航-跟随 (leader-follower)[5-7]和行为控制[8-10]。leader-follower方法的思想是引入一个leader,并采用分布式控制方法控制集群中的其他follower,使所有follower的状态(如速度)逐渐跟随leader,最终达到一致。……