多无人机协同航迹规划技术研究

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1、第４４卷第４期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．４２０１４年７月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＪｕｌ．２０１４多无人机协同航迹规划技术研究程晓明，曹东，李春涛（南京航空航天大学自动化学院，江苏南京２１００１６）摘要：多无人机协同航迹规划是多无人机协同控制的重要组成部分。多无人机协同航迹规划能得到满足安全性、协同性和任务要求的较优航迹，这对提高无人机系统性能有重要的意义。介绍了多无人机协同航迹规划的问题描述和求解结构，总结了在协同规划问题中的约束条件和航迹协调方法，着重阐述了几种在多无人机编队中常用的控制方法。

2、在此基础上，对未来可能的研究方向进行了展望。关键词：无人机；协同航迹规划；航迹协调；编队控制中图分类号：Ｏ２２１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０４桘００７１桘０５CooperativePathPlanningforMultipleUAVsＣＨＥＮＧＸｉａｏ桘ｍｉｎｇ，ＣＡＯＤｏｎｇ，ＬＩＣｈｕｎ桘ｔａｏ（CollegeofAutomation，NanjingUniversityofAreonauticsandAstronautics，Nanjing２１００１６，China）Abstract：Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖ

3、ｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｍｕｌｔｉｐｌｅｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＵＡＶｓ）．Ｔｏｇｅｔｏｐｔｉｍａｌｆｌｉｇｈｔｐａｔｈｗｈｉｃｈｃａｎｓａｔｉｓｆｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｓｕｃｈａｓｓｅｃｕｒｉｔｙｐｅｒｆｏｒｍ-ａｎｃｅ，ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｉｓｓｉｏｎｒｅｑｕｅｓｔｓ，ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｅｎｈａｎｃｉｎｇｓｙｓｔｅｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ

4、ＵＡＶｓ．Ｐｒｏｂｌｅｍｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｆｒａｍｅｗｏｒｋｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｎｄｐａｔｈｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｅｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．ＳｅｖｅｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅＵＡＶｓａｒｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ．Ｂａｓｅｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｏｓｓｉｂｌｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｔｉｍｅａ

5、ｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Keywords：ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ；ｐａｔｈｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ；ｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ引言择。多架无人机共同执行任务可以实现单架无人机的任务能力扩展以及多无人机系统的整体作战效能提无人飞行器是一种可根据预先设定的飞行计划自［１］升。因而，多无人机协同规划已成为航迹规划方向研主飞行，而无需飞行员的飞行器。随着对人工智能究的热点之一。在未来的应用中，为了使任务的执行技术研究的深入，无人机逐渐向自主、智能化方向发效果达到最好，通常要求所有无人机从不同方向同时展而，自主航

6、迹规划技术是保障无人机安全、提高无人到达目标位置。此时，除了需要为每架无人机生成有机作战性能和优化无人机智能控制的重要手段。在满效路径外，协同航迹规划系统还需要协调各架无人机足无人机机动性能约束、威胁约束和任务要求的前提抵达目标的时间。下，无人机航迹规划的目标是在规划空间中为每架无人机找到最优航迹或可行航迹。随着对无人机研究的不断深入，无人机航迹规划１问题描述技术的重要性日益凸显。在２０世纪６０年代，学者开多无人机协同航迹规划是指在满足多类约束条件始研究单架无人机的航迹规划技术，７０－８０年代研究的前提下，规划系统根据各无人机的具体任

7、务，为每架者们受到了机器人领域一些思想的启发，无人机在９０无人机规划出从起始点到目标点的可行飞行航迹，使［２］年代以后发展迅速，应用领域变得更加广泛，这对航迹其在指定的性能指标下达到最优或较优。多无人机规划技术的要求也变得更高。此时单架无人机已难以协同航迹规划的本质是多目标优化问题，既要为每一满足使用需求，多架无人机协同合作已经成为必然选架无人机生成可飞的航迹，又要实现不同无人机航迹收稿日期：２０１４－０５－２３修订日期：２０１４－０６－２０基金项目：航空科学基金项目（２０１２５８５２０５７）与飞行器控制一体化技术重点实验室资助；江苏

8、省普通高校研究生科研创新计划项目资助（ＣＸＬＸ１２＿０１５９）作者简介：程晓明（１９９２－），女，安徽六安人，硕士研究生，主要研究方向为无人机航路规划、飞行控制。·７２·航空计算技术第４４卷第４期Ｔ之间的协同。协同航迹规