無人機雙機協同航跡規劃技術研究.pdf

1、多架無人機協同合作能縮短任務執行時間，提高任務完成質量，讓機群優勢得到充分發揮，是未來無人機發展的必然趨勢。隨著飛行環境的日益復雜，協同航跡規劃技術逐漸成為保障多無人機系統自主安全飛行的重要手段，具有非常重要的研究意義。本文主要研究兩架無人機巡航階段的協同航跡規劃技術，以速度矢量場法為核心設計協同規劃算法，致力于快速為雙機生成安全可飛的航跡，并在規劃過程中實現雙機在空間和時間上的協同。
　　首先，完成雙機協同關系的定義，明確了本文

2、的研究目標；在二維空間中，對雙機協同規劃問題進行數學建模，建立了雙機協同控制模型，將規劃空間轉換為速度矢量場的作用空間，實現雙機編隊問題的數學描述。
　　其次，設計了雙機協同控制方法，對原有的速度矢量場模型加以改進，將 leader-follower法、Motor Schema結構和速度矢量場法相融合，并修改了合速度的計算方法，將速度分量乘以可實時配置的控制參數后再進行矢量疊加，保證可以根據實際環境動態調整雙機的規劃速度。

3、　　然后，在協同航跡規劃實現上，采用路標導引法解決速度矢量場陷阱問題；對無人機約束融合方法進行研究，實現無人機最小轉彎半徑約束和航跡免碰撞約束的融合；設計了臨時目標點選擇和探測步長調整兩種協調機制來保證雙機的協同關系；研究環境更新方法，采用局部更新策略，保證算法可以應用于動態變化的環境。
　　最后，設計了雙機協同規劃算法，并開發了仿真測試軟件，完成了對算法的仿真驗證。仿真結果表明：雙機協同規劃算法是合理可行的，快速性強，能夠有效地