马梓元, 龚华军

(南京航空航天大学 自动化学院，南京 211100)

0 引言

群体无人机在通信覆盖[1]、灾难救援[2]、军事行动[3]等领域具有重要的应用前景。与单体无人机相比，群体无人机具有故障容错性、任务并行性、功能分布性等优势，从而能够支持更为复杂的任务，具有重要的研究价值。无人机群导航是指根据目标的位置、速度等信息，控制无人机群运动到目标区域的过程，是无人机群执行各种复杂任务的基础和前提，也是机器人领域亟待解决的核心问题。

无人机群的导航策略包括集中式控制和分布式控制两大类。集中式控制便于数学分析，相比分布式控制具备更丰富的理论研究基础，但在实际的大规模、大范围应用场景中，无人机之间的相互通信高度受限，群体的全局信息获取十分困难，集中式控制面临严重的单点失效和网络拥塞问题而不具有实用性和可扩展性。因此，无人机群的分布式导引控制研究具有重要的理论意义和实际意义[4]。

分布式的群体编队导航控制是当前群体机器人研究的难点问题。文献[5]采用领航跟随法实现多机器人便对控制，该方法结合了领航跟随法控制简单、编队快速和星系动力学法编队稳定和动态均衡的优点,实现了机器人快速编队和动态避障的性能要求。基于虚拟结构的编队控制方法的主要原理是把编队结构看作是虚拟的刚体结构，其中，实际中的每个机器人都对应一个虚拟刚体结构中的顶点。……