多無(wú)人機(jī)的組群飛行特性與控制分析.pdf

1、無(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候存在任務(wù)執(zhí)行效率不高、可靠性差等問(wèn)題。為了彌補(bǔ)單架無(wú)人機(jī)的不足，無(wú)人機(jī)群組飛行的概念被提出來(lái)，和人類協(xié)作完成任務(wù)一樣，多無(wú)人機(jī)協(xié)作執(zhí)行任務(wù)可以達(dá)到單架無(wú)人機(jī)無(wú)法企及的效能，而多無(wú)人機(jī)組群飛行是無(wú)人機(jī)協(xié)同工作的基礎(chǔ)，因此有必要開(kāi)展無(wú)人機(jī)組群飛行技術(shù)的研究和分析工作。
　　本文在分析多無(wú)人機(jī)組群飛行控制策略以及隊(duì)形控制

2、方法的基礎(chǔ)上，對(duì)無(wú)人機(jī)的組群飛行控制系統(tǒng)方案進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用基于長(zhǎng)機(jī)僚機(jī)的分散式組群控制策略。
　　組群飛行系統(tǒng)對(duì)個(gè)體無(wú)人機(jī)的性能以及穩(wěn)定性有較高的要求，本文設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)采用NuttX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并對(duì)關(guān)鍵傳感器進(jìn)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(jī)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(shí)現(xiàn)多架無(wú)人機(jī)之問(wèn)的抗干擾的無(wú)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(wèn)題。接著本文設(shè)計(jì)了組群飛行系統(tǒng)的航路規(guī)劃算法，使用遺傳算法對(duì)群飛主機(jī)的航路進(jìn)行規(guī)劃。主機(jī)按照設(shè)定的航路飛行，組群中的從機(jī)根據(jù)任務(wù)的隊(duì)形要求，使用航點(diǎn)追蹤算法跟隨主機(jī)飛行，使用防碰撞算法解決了組群無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中的無(wú)人機(jī)之間的碰撞問(wèn)題。
　　最后按照本文的設(shè)計(jì)思路制作了四架無(wú)人機(jī)樣機(jī)，并搭建無(wú)人機(jī)組群飛行試驗(yàn)平臺(tái)。先對(duì)單機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能以及穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并測(cè)試了單機(jī)的航點(diǎn)追蹤算法，證明了本文設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)的性能滿足組群飛行的要