基于概率計算與狀態(tài)預測的UAV編隊研究.pdf

1、多無人機(Unmanned Aerial Vehicles，UAV)在執(zhí)行任務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。無人機在編隊飛行或者任務追蹤中必須保持一定的安全距離和高度差，但由于實際中各種因素的影響，飛機之間的間隔距離和高度差不可能一直保持不變，處理不當就容易引發(fā)相撞，因此集群飛行中的防撞問題是值得關注和研究的一個方向，保持編隊間隔、距離、高度差相對的穩(wěn)定是防止編隊無人機相撞的重要前提條件之一。目前，國內(nèi)外

2、專家與學者針對編隊飛行中的防撞問題進行了深入研究。
　　針對無人機集群進行分析可知，機群的規(guī)模和密度決定了其能夠解決任務的能力，隨著機群密度的增加，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集群研究的關鍵問題。傳統(tǒng)控制手段是在空中通過雷達監(jiān)視或位置報告等方法探測潛在的沖突，進而通過手工指令更改飛機的飛行路徑，包括高度、航向、速度等，達到避免路徑?jīng)_突的目的。
　　本文針對無人機飛行時的路徑?jīng)_突問題，分

3、析UAV發(fā)生碰撞的原因，并在任務空間范圍約束和任務所需飛行器數(shù)量約束下，引入時間保護區(qū)和空間狀態(tài)保護區(qū)的方法，建立分層飛行與碰撞威脅的預測模型。在集群編隊飛行模式下，基于人工勢場法的航跡規(guī)劃基本算法的基礎上引用衛(wèi)星防碰撞的概率計算方法，同時針對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)信息一致性估計的補償策略，最終實現(xiàn)對飛行器集群航跡的規(guī)劃、狀態(tài)預測和碰撞概率計