基于改进蚁群算法的无人机集群任务分配和路径规划联合优化 被引量：18

1

作者 苏梅梅 程咏梅 +4 位作者 胡劲文 赵春晖 贾彩娟 徐钊 张剑锋 《无人系统技术》 2021年第4期40-50,共11页

无人机集群作战得到广泛的应用,其路径规划和任务分配技术的研究是无人机集群作战的关键步骤。然而,传统的方式是将路径规划和任务分配分别求解计算,这样的处理方式未考虑任务分配和路径优化的耦合关系,会造成路径交叉、资源分配不均匀... 无人机集群作战得到广泛的应用,其路径规划和任务分配技术的研究是无人机集群作战的关键步骤。然而,传统的方式是将路径规划和任务分配分别求解计算,这样的处理方式未考虑任务分配和路径优化的耦合关系,会造成路径交叉、资源分配不均匀的问题。针对多任务场景中的多子群任务分配和路径规划问题,将任务分配和路径规划联合优化,提出了改进的蚁群优化算法。首先,根据时间、距离、任务优先级等约束,建立任务分配和路径规划联合优化目标函数。然后,通过改进信息素更新机制,在任务优先级启发下进行信息素更新,实现满足路径安全(不存在交叉现象)、资源分配均匀的任务分配和路径规划。由于该方法中单个编队被视为一个整体,因此,在任务分配之前,设计了基于十进制数无人机ID设计,实现了无人机编队分群的目的。最后,在多种情形下,通过仿真对比分析验证所提算法的有效性。所提出的算法实现了在复杂多任务环境中,多无人机能够无碰撞地执行多任务。 展开更多

关键词 任务分配 路径规划 联合优化 蚁群算法 无人机集群 编队集结

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无人机编队飞行技术研究 被引量：11

2

作者 张晋武 《舰船电子工程》 2015年第8期9-12,共4页

无人机编队执行复杂任务的性能和效率比单机高出许多,因而无人机编队飞行已成为无人机应用技术发展研究的热点问题。论文在分析无人机编队飞行特点的基础上,阐述了无人机编队飞行原理与方法,将无人机编队飞行过程归结为编队集结、编队... 无人机编队执行复杂任务的性能和效率比单机高出许多,因而无人机编队飞行已成为无人机应用技术发展研究的热点问题。论文在分析无人机编队飞行特点的基础上,阐述了无人机编队飞行原理与方法,将无人机编队飞行过程归结为编队集结、编队保持和编队重组三个阶段,分别对这三个阶段的研究现状进行了分析总结,并对无人机编队未来的发展方向和研究挑战进行了展望。 展开更多

关键词 无人机 编队飞行 编队集结 编队保持 编队重组

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无人机编队管理的研究综述 被引量：11

3

作者 王国强 罗贺 +1 位作者 胡笑旋 马华伟 《电光与控制》 北大核心 2013年第8期48-53,94,共7页

多个无人机(UAV)组成编队执行协同探测、侦察、作战等任务的整体性能相比单个UAV会有很大程度的提高。将UAV编队执行任务的生命周期分为编队形成、编队向任务区域飞行、编队向任务区域飞行过程中动态调整队形、编队进入任务区域执行任... 多个无人机(UAV)组成编队执行协同探测、侦察、作战等任务的整体性能相比单个UAV会有很大程度的提高。将UAV编队执行任务的生命周期分为编队形成、编队向任务区域飞行、编队向任务区域飞行过程中动态调整队形、编队进入任务区域执行任务并动态调整队形、编队返回、编队解散6个阶段,并归结为编队集结、编队保持和编队重构3个关键技术问题。对它们的研究现状进行了分析和总结,并对未来的发展方向和研究挑战进行了展望。 展开更多

关键词 无人机 编队集结 编队保持 编队重构

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基于CPSO的UAV编队集结路径规划 被引量：6

4

作者 邵壮 周洲 +1 位作者 王彦雄 祝小平 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2017年第1期61-65,共5页

针对多无人机编队集结路径规划问题,提出了具有合作机制的分布式协同粒子群(CPSO)算法。为了满足无人机运动学约束,采用曲率连续的PH曲线作为备选路径。基于协同进化思想提出CPSO算法,为每架无人机规划出一条满足机间协同约束的最优安... 针对多无人机编队集结路径规划问题,提出了具有合作机制的分布式协同粒子群(CPSO)算法。为了满足无人机运动学约束,采用曲率连续的PH曲线作为备选路径。基于协同进化思想提出CPSO算法,为每架无人机规划出一条满足机间协同约束的最优安全可飞行路径。仿真结果表明,规划得到的多条路径能够满足无人机运动学约束、安全性及无人机之间的协同性要求;相比于协同进化遗传算法,CPSO算法搜索成功率更高,稳定性更好。 展开更多

关键词 无人机 路径规划 编队集结 PH曲线 协同粒子群优化

原文传递

固定翼无人机编队集结控制算法研究 被引量：4

5

作者 朱学平 杨军 +2 位作者 袁博 朱苏朋 李玥 《导航定位与授时》 2020年第5期128-133,共6页

针对固定翼无人机协同作战时的编队集结问题,提出了一种新的路径规划和位置分配方法,并设计了包括航迹跟踪、高度保持和速度控制在内的自动驾驶仪。该路径规划算法通过矩阵迭代得到一组较优的目标点分配方案,满足总航程较小和同时到达... 针对固定翼无人机协同作战时的编队集结问题,提出了一种新的路径规划和位置分配方法,并设计了包括航迹跟踪、高度保持和速度控制在内的自动驾驶仪。该路径规划算法通过矩阵迭代得到一组较优的目标点分配方案,满足总航程较小和同时到达约束。根据得到的各无人机飞向目标点的航迹,算出无人机编队集结的代价矩阵。在每架无人机确定了应飞航路后,开始沿航路飞向目标点,在此过程中,纵向采用高度保持自动驾驶仪,横向采用航迹跟踪自动驾驶仪,控制无人机按规定航迹飞行。速度调节自动驾驶仪可根据速度指令调节油门大小加减速,跟踪上目标速度,进而实现编队集结。仿真结果验证了所提出的编队集结控制方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 无人机 编队飞行 航迹规划 编队集结

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基于队形变化的多无人机航迹规划算法

6

作者 王杨斌 章伟 胡陟 《电子科技》 2023年第7期39-48,共10页

针对多无人机在复杂环境下的航迹规划问题,文中提出基于队形变化的多无人机航迹规划算法。利用领航-跟随的无人机拓扑结构,设计了一种以时间与航程作为衡量指标的代价函数,求解出最优的编队集结点。采用改进的Informed-RRT*算法求解出... 针对多无人机在复杂环境下的航迹规划问题,文中提出基于队形变化的多无人机航迹规划算法。利用领航-跟随的无人机拓扑结构,设计了一种以时间与航程作为衡量指标的代价函数,求解出最优的编队集结点。采用改进的Informed-RRT*算法求解出领航者的渐近最优航迹,结合队形变化策略实现了跟随者的航迹规划与避障。在定义队形变化量、路径长度比、航向稳定性性能指标的基础上,文中进行了仿真实验并对生成航迹进行评价与对比。仿真结果表明,无人机编队实现了在复杂环境下航迹规划与避障,同时为跟随者规划出最优航迹,与领航者最优航迹长度相差不到1%,验证了该算法的实用性与有效性。 展开更多

关键词 无人机编队 领航-跟随法 Informed-RRT* 编队集结 航迹规划 队形变化 最优航迹 避障

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多机协同自主编队集结算法设计

7

作者 韩雪 刘晓栋 +1 位作者 宋浩 马子飞 《物联网技术》 2023年第4期84-87,90,共5页

针对固定翼无人机编队集结过程中的集结航迹规划问题,在考虑到固定翼无人机非线性特征与首末端约束的前提下,本文提出了一种基于Dubins最优航迹理论的编队集结点动态分配及航迹规划策略。为了描述无人机真实机动过程,首先,将多无人机系... 针对固定翼无人机编队集结过程中的集结航迹规划问题,在考虑到固定翼无人机非线性特征与首末端约束的前提下,本文提出了一种基于Dubins最优航迹理论的编队集结点动态分配及航迹规划策略。为了描述无人机真实机动过程,首先,将多无人机系统末端状态、集结时间、机间防撞及机动性能等约束条件抽象化。其次,基于Dubins算法提出了一种最优航迹编队集结点动态分配算法。然后,设计了航路跟踪导引指令生成器,实时计算飞控系统指令输入。最后,通过数值仿真验证了编队集结算法的有效性。 展开更多

关键词 固定翼无人机 多机协同 编队集结 Dubins算法 航迹规划 航迹跟踪

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RVO-DDPG算法在多UAV集结航路规划的应用

8

作者 杨秀霞 高恒杰 +1 位作者 刘伟 张毅 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期308-316,共9页

针对传统智能优化算法处理不确定复杂环境下多UAV集结航路规划存在计算量大、耗时长的问题,提出了一种基于互惠速度障碍法(reciprocal velocity obstacle,RVO)的深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法。引... 针对传统智能优化算法处理不确定复杂环境下多UAV集结航路规划存在计算量大、耗时长的问题,提出了一种基于互惠速度障碍法(reciprocal velocity obstacle,RVO)的深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法。引入互惠速度障碍法指导UAV对不确定环境内障碍进行避碰,有效提高了目标actor网络的收敛速度,增强了算法的学习效率。设计了一种基于综合代价的奖励函数,将多UAV航路规划中的多目标优化问题转化为DDPG算法的奖励函数设计问题,该设计有效解决了传统DDPG算法易产生局部最优解的问题。基于Pycharm软件平台通过仿真验证了该算法的性能,并与多种算法进行对比。仿真实验表明,RVO-DDPG算法具有更快的决策速度和更好的实用性。 展开更多

关键词 无人机 航路规划 编队集结 深度确定性策略梯度算法(DDPG) 互惠速度障碍法(RVO)

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基于改进动态窗口法的无人艇编队集结研究

9

作者 魏阁安 张建强 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第23期91-95,99,共6页

针对传统动态窗口法(DWA)中存在避障中陷入局部最优导致避障时间长、距离采样点不全面导致避障失败、对移动障碍避障效果差等问题,提出了一种适用于无人艇编队集结的改进动态窗口法。首先,通过修改采样窗口的判定规则与评价函数,保留更... 针对传统动态窗口法(DWA)中存在避障中陷入局部最优导致避障时间长、距离采样点不全面导致避障失败、对移动障碍避障效果差等问题,提出了一种适用于无人艇编队集结的改进动态窗口法。首先,通过修改采样窗口的判定规则与评价函数,保留更多的优秀轨迹,优化避障路径并缩短避障时间;其次,通过进一步完善对预轨迹全过程的障碍物距离计算,剔除碰撞轨迹,提高避障成功率;再次,通过引入障碍物运动轨迹预测模型,加强对移动障碍的避障能力。最后,基于该改进算法利用Matlab进行无人艇编队集结仿真实验,结果表明,提出的改进算法能提高无人艇避障能力且能引导无人艇完成编队集结任务。 展开更多

关键词 动态窗口法 无人艇 避障 编队集结

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基于相对方位信息和单间距测量的多智能体编队协同控制 被引量：2

10

作者 叶结松 龚柏春 +2 位作者 李爽 都延丽 郝明瑞 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期473-484,共12页

由多个载体组成的多智能体系统对复杂环境具有更高的适应性,能够完成传统单个载体无法完成的任务。针对多智能体编队集结与队形移动跟踪问题,提出了一种改进的多智能体编队协同控制新算法。首先,以拒止环境下跟随智能体仅能通过光学传... 由多个载体组成的多智能体系统对复杂环境具有更高的适应性,能够完成传统单个载体无法完成的任务。针对多智能体编队集结与队形移动跟踪问题,提出了一种改进的多智能体编队协同控制新算法。首先,以拒止环境下跟随智能体仅能通过光学传感器测量相对方位信息为任务背景,针对"领导者——第一跟随者"结构的多智能体编队,提出了基于相对方位信息与单间距测量的控制器,使得第一跟随者智能体可以追随移动的领导者智能体,并且可以通过改变与领导者智能体的间距对编队整体队形进行缩放控制。其次,提出一种了改进的分布式控制律,使得其他跟随者智能体可以仅通过两个相对方位信息完成编队飞行。然后,根据Lyapunov第二方法,构建了系统的能量函数,验证了所提出算法的稳定性。最后,通过数值仿真实验对所提算法进行了验证。仿真结果表明,基于该控制律多智能体系统能够完成编队集结、队形缩放和编队飞行的任务。 展开更多

关键词 多智能体系统 协同控制 编队集结 队形缩放 编队飞行

原文传递

多旋翼无人机及无人机编队研究 被引量：1

11

作者 刘逸凡 《科技传播》 2018年第24期187-189,共3页

文章以四旋翼无人机为基础,介绍了其飞行原理、控制方法以及实际应用价值。与此同时,多无人机编队成为了航空领域的热点问题,应用前景广泛,在军用和民用领域都有着广泛的价值。本文介绍了基于行为法、人工势场法等无人机编队方法 ,同时... 文章以四旋翼无人机为基础,介绍了其飞行原理、控制方法以及实际应用价值。与此同时,多无人机编队成为了航空领域的热点问题,应用前景广泛,在军用和民用领域都有着广泛的价值。本文介绍了基于行为法、人工势场法等无人机编队方法 ,同时分析了无人机编队的应用前景。 展开更多

关键词 无人机编队 一致性 编队集结 队形变换 避障

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三段式无人机集结制导律设计 被引量：1

12

作者 赵国荣 温家鑫 +1 位作者 李晓宝 韩旭 《计算机仿真》 北大核心 2020年第10期64-68,共5页

为了使多无人机集结形成编队,提出一种基于虚拟导引点的三阶段无人机制导律。第一阶段:采用传统比例导引,使各无人机以最大速度接近虚拟导引点;第二阶段:当无人机距离虚拟导引点较近时,对无人机的速度、航向角进行控制,使其与虚拟导引... 为了使多无人机集结形成编队,提出一种基于虚拟导引点的三阶段无人机制导律。第一阶段:采用传统比例导引,使各无人机以最大速度接近虚拟导引点;第二阶段:当无人机距离虚拟导引点较近时,对无人机的速度、航向角进行控制,使其与虚拟导引点保持一致,初步形成松散编队;第三阶段:对无人机与虚拟导引点之间的相对距离进一步压缩,从而实现紧密编队。利用雅可比矩阵来判断制导律的稳定性,并通过仿真验证上述制导律的可行性。上述方法能大大提高集结过程的灵活性,并且形式简洁,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 无人机 编队集结 制导律

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基于一致性的有限区域内紧密编队集结控制 被引量：4

13

作者 文梁栋 甄子洋 龚华军 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第11期68-74,105,共8页

研究解决基于一致性理论控制的多无人机紧密编队集结问题。紧密集结策略可分为松散集结和紧密集结两步。考虑无人机同时到达目标集结点和集结完毕后飞行状态一致问题,同时考虑到无人机间分布式通信拓扑结构,提出了针对不同策略的一致性... 研究解决基于一致性理论控制的多无人机紧密编队集结问题。紧密集结策略可分为松散集结和紧密集结两步。考虑无人机同时到达目标集结点和集结完毕后飞行状态一致问题,同时考虑到无人机间分布式通信拓扑结构,提出了针对不同策略的一致性算法。在松散集结阶段增加虚拟长机改进算法,在紧密集结阶段考虑延时和切换拓扑情况设计基于虚拟长机的一致性算法,对其收敛性给出了理论证明。最后对无人机集结过程进行仿真,结果表明:改进的松散集结算法具有较快收敛性,且能在一定意义上实现无人机在有限时间集结;设计的紧密集结算法在延时和拓扑切换的条件下依然保证其有效性,且能保持队型稳定。 展开更多

关键词 一致性理论 紧密编队集结 通信拓扑切换

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