张 毅,方国伟,杨秀霞

(1.海军航空大学航空作战勤务学院,山东 烟台 264001;2.海军航空大学岸防兵学院,山东 烟台 264001)

0 引 言

无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)已日渐成为现代化战争中十分重要的装备[1]。UAV被应用于执行一些特殊任务,其中对地面或海面目标进行跟踪就是一项重要任务[2-4]。然而由于UAV自身机载传感器的限制和战场环境的复杂性,使得单架UAV的任务执行能力有限。因此,研究多无人机(multiple unmanned aerial vehicles,UAVs)协同执行任务成为了当前的热门问题。

对于UAVs协同目标跟踪问题,前期许多学者通过矢量场导引各UAV到预定轨道的方式实现了UAVs协同目标跟踪[5-7]。这种方法首先利用矢量场导引UAVs至目标周围的圆上,再控制各UAV间的相位差,实现UAVs对目标的协同跟踪。但该方法存在各UAV间的相位协同时间长,且对于跟踪目标速度有较大限制的问题。文献[6]更是明确指出被跟踪目标不得超过UAV速度的30%,当目标速度超过UAV速度30%时,就会导致UAV无法跟踪目标,显然这种情况无法满足实际的作战需求。针对上述问题,更多的学者将目光投向了通过编队对目标进行跟踪的方法,以克服矢量场导引方法的弊端[8-11]。

当前对于编队控制的研究主要有领导者-跟随者法[12-13]、虚拟结构法[14-15]、人工势场法[16-17]、基于行为法[18]以及一致性编队控制法[19-20]。无论采用何种编队控制思想,其根本目的都是使UAV编队能够生成并保持预期的编队队形进行飞行。然而在面对复杂作战环境以及不同任务条件时,编队往往需要处于时变的状态,即动态编队状态,以应对在飞行环境发生变化时能够视情况改变队形。……