微型无人机集群编队控制与协作算法研究

发布时间：2024-04-20 11:34

　　近几年微型无人机(Micro Air Vehicles,MAV)集群作战的研究得到了快速发展,常用于军事或民用领域执行野外侦察、数据采集等任务。本文重点研究了微型无人机集群编队控制、避障控制以及集群协作问题,论文主要工作和贡献如下:首先研究了微型无人机集群的编队控制问题。针对传统编队控制算法鲁棒性低、存在通信计算瓶颈等问题,提出一种基于虚拟控制网络的编队控制算法。基于目标队形生成虚拟控制点集合,构成虚拟控制网络,通过更新控制点参数,从而实现各种队形的编队组建及动态演化控制过程。并针对算法中集群规模扩大带来计算量增加的问题,提出基于分区域的虚拟控制点选择机制。与其他编队控制算法进行对比分析,所提算法能形成任意的期望队形,具有更好的自适应性,易于实现大规模集群编队。其次,研究了微型无人机集群的避障控制问题。在障碍物表面构造?-型虚拟智能体,结合人工势场法,利用虚拟智能体产生的排斥力,改变微型无人机的速度和方向,实现避障功能。并对传统人工势场法进行改进,将排斥距离设置为与速度、微型无人机障碍物二者相对夹角有关的弹性距离,增大极端情况下的“刹车”距离,实现微型无人机编队在不同速度场景下的有效避...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1无人机集群执行任务场景图

电子科技大学硕士学位论文2需要灵活躲避进行有效的避障，最终完成一项复杂的任务。如图1-1所示，无人机集群执行任务。本质上，无人机集群利用若干低成本的小型作战系统代替了造价昂贵的多任务系统，与传统武器系统相比，具有更高的成本效益。总之，无人机集群利用数量上的优势，实现了对敌作战更大....

图2-5Vicsek模型的典型运动模式[47]（A）密度、噪声较小时，粒子成簇运动；（B）密度、噪声较大时，粒子做具有一定关联性的随机运动；（C）密度大噪声

第二章基础理论简介19由于Versek模型比较简单且常用，对其进行简单介绍。Versek模型对Boid模型进行了简化，其初衷是通过构建“最小模型”（minimalmodel）找到群集运动产生的最弱条件，该模型将集群中个体的速度大小设置为常量，个体根据计算出的邻域中所有个体的速度方....

图5-1典型的无人机集群区域侦察与目标追捕任务示意图

电子科技大学硕士学位论文52机集群中的普通无人机跟随领导者追踪目标，其中只有领导者具有感知目标的能力。而实际上，动态区域侦察和目标追捕是一个统一的综合性任务，在实际的军事战场中往往是连贯的、缺一不可的，既要求个体具有高度的自主控制能力，如环境感知、自主决策以及行为规划等，又要求个....

图5-5无障碍环境微型无人机区域侦察运动轨迹及区域覆盖图

第五章基于编队控制的区域侦察及目标追捕协作算法63(c)t=32s图5-5无障碍环境微型无人机区域侦察运动轨迹及区域覆盖图图5-5展示了微型无人机处于搜寻模式时的运动轨迹和区域动态覆盖情况。左子图为微型无人机的运动轨迹图。图中彩色三角形为微型无人机的位置，三角形的尖角方向为微型无....

本文编号：3959349