基于概率計(jì)算與狀態(tài)預(yù)測的UAV編隊(duì)研究.pdf

1、多無人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicles，UAV)在執(zhí)行任務(wù)的過程中必須遵循一定的航跡以避免發(fā)生碰撞，并規(guī)劃出合理的航跡。無人機(jī)在編隊(duì)飛行或者任務(wù)追蹤中必須保持一定的安全距離和高度差，但由于實(shí)際中各種因素的影響，飛機(jī)之間的間隔距離和高度差不可能一直保持不變，處理不當(dāng)就容易引發(fā)相撞，因此集群飛行中的防撞問題是值得關(guān)注和研究的一個(gè)方向，保持編隊(duì)間隔、距離、高度差相對(duì)的穩(wěn)定是防止編隊(duì)無人機(jī)相撞的重要前提條件之一。目前，國內(nèi)外

2、專家與學(xué)者針對(duì)編隊(duì)飛行中的防撞問題進(jìn)行了深入研究。
　　針對(duì)無人機(jī)集群進(jìn)行分析可知，機(jī)群的規(guī)模和密度決定了其能夠解決任務(wù)的能力，隨著機(jī)群密度的增加，如何合理規(guī)劃飛行器的飛行航跡，并有效地避免飛行路徑間的沖突成為無人機(jī)集群研究的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)控制手段是在空中通過雷達(dá)監(jiān)視或位置報(bào)告等方法探測潛在的沖突，進(jìn)而通過手工指令更改飛機(jī)的飛行路徑，包括高度、航向、速度等，達(dá)到避免路徑?jīng)_突的目的。
　　本文針對(duì)無人機(jī)飛行時(shí)的路徑?jīng)_突問題，分

3、析UAV發(fā)生碰撞的原因，并在任務(wù)空間范圍約束和任務(wù)所需飛行器數(shù)量約束下，引入時(shí)間保護(hù)區(qū)和空間狀態(tài)保護(hù)區(qū)的方法，建立分層飛行與碰撞威脅的預(yù)測模型。在集群編隊(duì)飛行模式下，基于人工勢場法的航跡規(guī)劃基本算法的基礎(chǔ)上引用衛(wèi)星防碰撞的概率計(jì)算方法，同時(shí)針對(duì)局部與全局通信兩種條件下，UAV由于通信干擾與延遲帶來的狀態(tài)信息偏差問題，提出了基于Kalman濾波器算法的UAV狀態(tài)信息一致性估計(jì)的補(bǔ)償策略，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器集群航跡的規(guī)劃、狀態(tài)預(yù)測和碰撞概率計(jì)