多无人机系统协同航迹规划研究

【摘要】： 无人机多机协同作战是未来战争的重要模式。针对此背景本文对多无人机协同航迹规划技术进行了深入的研究。 首先,描述了无人机的航迹规划问题,分析了航迹规划的关键技术,阐述了利用Voronoi图和Dijkstra算法生成最优航迹的方法。针对最优航迹不可用的情况,扩展出多航迹生成方法。 其次,建立了多机协同航迹规划系统模型,提出了一种基于分解策略的协同算法,引入团队预计到达目标时间ETA(Estimated Team Arrival time)作为协同变量,飞行航迹的代价作为协同函数,通过协同函数传递各架飞机到达目标的时间范围。通过在协同规划层调整ETA,寻找到既能满足时间约束,又能使团队代价最小,且尽量使单架无人机的个体代价次最小的航迹。将集中的多架无人机的航迹规划转化为每架无人机规划出各自的有限路径集合中选取合适的路径,从而降低了问题处理的维度和计算量。 最后,为了能够满足飞机的动态性能约束,阐述了一种动态航迹平滑方法,将求出的折线航迹进行平滑处理,使其成为可飞航迹且不改变航迹长度。针对算法精度要求很高,很难满足实际应用条件,对算法提出了改进方法,改善了算法的鲁棒性。本文对上述方法进行了仿真,仿真结果表明了所提出方法的正确性和可行性。