無人機在軍事和民用應用上越來越廣泛,為使無人機能夠更好地發揮作用,需要採用多無人機編隊飛行控制來實現協同偵察、作戰、防禦及噴灑農藥等任務。多無人機協同編隊控制技術主要包括資訊感知技術、資料融合技術、任務分配技術、航跡規劃技術、編隊控制技術、通訊組網技術和虛擬/實物驗證實驗平臺技術等。首先對國內外多無人機編隊相關技術的現狀和進展進行綜述,然後重點對多無人機編隊控制方法進行分析,並對隊形設計、隊形調整和隊形重構等問題進行歸納總結,最後對多無人機協同編隊所面臨的機遇和挑戰進行了展望。結果表明:目前多無人機編隊飛行理論方面取得了豐碩成果,但是實物飛行試驗僅能實現簡單通訊環境下的協同編隊飛行,任務分配和航跡規劃實時性不高,控制方法應對突發情況魯棒性低,多機多感測器協同感知能力不足,欠缺對實體的模擬實現,未來的研究方向應是突破上述關鍵技術的不足,開展複雜感知約束和複雜通訊環境下的多無人機協同編隊飛行研究,提出更加有效的控制方法,並進行多無人機實物編隊飛行試驗,使無人機能夠更好地完成既定任務。
為了達到多無人機協同編隊飛行的擴大任務範圍、提高任務執行效率和完成質量、增強在高危環境中的作戰能力、提升系統對環境自適應能力、擴充套件任務能力等多個目標,必須研究多無人機的狀態感知和資料融合、任務分配和航跡規劃、編隊控制和通訊組網等多個技術,並研究多項技術間的協同作用。
多無人機協同編隊執行危險任務是一種必然趨勢。進行多無人機協同編隊,首先要進行資訊感知,並對多源資訊進行融合;其次對各種任務進行分配和決策;進而對每架無人機進行航跡規劃生成期望的軌跡;然後利用先進的編隊控制方法和隊形設計技術實現多機編隊飛行任務;在編隊控制設計過程中,需要考慮多無人機之間的組網通訊問題;最後,搭建模擬多無人機協同編隊飛行虛擬模擬平臺和實物演示平臺,驗證編隊控制演算法的可行性和有效性。圖1為多無人機協同編隊飛行控制中各項關鍵技術之間的關係。
無人機在軍事和民用應用上越來越廣泛,為使無人機能夠更好地發揮作用,需要採用多無人機編隊飛行控制來實現協同偵察、作戰、防禦及噴灑農藥等任務。多無人機協同編隊控制技術主要包括資訊感知技術、資料融合技術、任務分配技術、航跡規劃技術、編隊控制技術、通訊組網技術和虛擬/實物驗證實驗平臺技術等。首先對國內外多無人機編隊相關技術的現狀和進展進行綜述,然後重點對多無人機編隊控制方法進行分析,並對隊形設計、隊形調整和隊形重構等問題進行歸納總結,最後對多無人機協同編隊所面臨的機遇和挑戰進行了展望。結果表明:目前多無人機編隊飛行理論方面取得了豐碩成果,但是實物飛行試驗僅能實現簡單通訊環境下的協同編隊飛行,任務分配和航跡規劃實時性不高,控制方法應對突發情況魯棒性低,多機多感測器協同感知能力不足,欠缺對實體的模擬實現,未來的研究方向應是突破上述關鍵技術的不足,開展複雜感知約束和複雜通訊環境下的多無人機協同編隊飛行研究,提出更加有效的控制方法,並進行多無人機實物編隊飛行試驗,使無人機能夠更好地完成既定任務。
為了達到多無人機協同編隊飛行的擴大任務範圍、提高任務執行效率和完成質量、增強在高危環境中的作戰能力、提升系統對環境自適應能力、擴充套件任務能力等多個目標,必須研究多無人機的狀態感知和資料融合、任務分配和航跡規劃、編隊控制和通訊組網等多個技術,並研究多項技術間的協同作用。
多無人機協同編隊執行危險任務是一種必然趨勢。進行多無人機協同編隊,首先要進行資訊感知,並對多源資訊進行融合;其次對各種任務進行分配和決策;進而對每架無人機進行航跡規劃生成期望的軌跡;然後利用先進的編隊控制方法和隊形設計技術實現多機編隊飛行任務;在編隊控制設計過程中,需要考慮多無人機之間的組網通訊問題;最後,搭建模擬多無人機協同編隊飛行虛擬模擬平臺和實物演示平臺,驗證編隊控制演算法的可行性和有效性。圖1為多無人機協同編隊飛行控制中各項關鍵技術之間的關係。