多無人機的組群飛行特性與控制分析.pdf

1、無人機技術(shù)在最近幾年得到了快速的發(fā)展，在軍事、農(nóng)業(yè)、影視甚至在快遞領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用，但是單架無人機執(zhí)行任務的時候存在任務執(zhí)行效率不高、可靠性差等問題。為了彌補單架無人機的不足，無人機群組飛行的概念被提出來，和人類協(xié)作完成任務一樣，多無人機協(xié)作執(zhí)行任務可以達到單架無人機無法企及的效能，而多無人機組群飛行是無人機協(xié)同工作的基礎(chǔ)，因此有必要開展無人機組群飛行技術(shù)的研究和分析工作。
　　本文在分析多無人機組群飛行控制策略以及隊形控制

2、方法的基礎(chǔ)上，對無人機的組群飛行控制系統(tǒng)方案進行總體設(shè)計，系統(tǒng)采用基于長機僚機的分散式組群控制策略。
　　組群飛行系統(tǒng)對個體無人機的性能以及穩(wěn)定性有較高的要求，本文設(shè)計的無人機采用NuttX實時操作系統(tǒng)，并對關(guān)鍵傳感器進行了冗余備份從而在系統(tǒng)軟件和硬件層面上保證了單機系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。在組群飛行系統(tǒng)的通訊鏈路方面使用ZigBee通信技術(shù)和MAVLink協(xié)議實現(xiàn)多架無人機之問的抗干擾的無線通信鏈路，使用環(huán)形通信算法解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

3、沖撞問題。接著本文設(shè)計了組群飛行系統(tǒng)的航路規(guī)劃算法，使用遺傳算法對群飛主機的航路進行規(guī)劃。主機按照設(shè)定的航路飛行，組群中的從機根據(jù)任務的隊形要求，使用航點追蹤算法跟隨主機飛行，使用防碰撞算法解決了組群無人機在飛行過程中的無人機之間的碰撞問題。
　　最后按照本文的設(shè)計思路制作了四架無人機樣機，并搭建無人機組群飛行試驗平臺。先對單機系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能以及穩(wěn)定性進行實驗，并測試了單機的航點追蹤算法，證明了本文設(shè)計無人機的性能滿足組群飛行的要