无人机协同跟踪地面移动目标的研究

论文摘要

无人机的协同跟踪地面移动目标是无人机协同控制的重要内容之一。本文研究多架无人机利用Lyapunov导航向量场(Lyapunov Guidance Vector Field)协同跟踪地面移动目标的算法。针对固定翼无人机的特点,提出合理的运动学模型和控制模型。利用基于Lyapunov导航向量场的航向控制使各架无人机收敛到位于目标上空的极限环,完成绕静止的目标跟踪。通过修正Lyapunov导航向量场,考虑目标速度的影响,使单架无人机跟踪地面移动目标。本文提出一种相位控制的协同机制,使各架无人机均匀分布在极限环上,对移动地面目标进行协同跟踪。通过协同,无人机不仅可以避免碰撞,获得较好的目标信息,而且还能防止目标的逃脱。并对上述无人机协同跟踪地面移动目标算法进行仿真。结果表明该方法能使无人机成功地完成协同跟踪任务。

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摘要

ABSTRACT

主要符号表

第一章引言

1.1 无人机简介

1.2 协同理论的历史

1.3 无人机跟踪地面目标

1.3.1 基于图像的目标估计

1.3.2 传感器的控制

1.3.3 无人机的导航算法

1.4 无人机协同协同跟踪

1.4.1 群内通讯

1.4.2 目标状态协同估计

1.4.3 协同控制算法

1.5 本文的主要内容

第二章无人机群控制架构及无人机动力学模型

2.0 无人机群协同控制架构

2.1 无人机模型

2.1.1 无人机运动学模型

2.1.2 无人机的控制模型

2.2 AEROSONADE无人机

2.3 本章小节

第三章导航向量场的构造

3.1 导航向量场的构造

3.2 本章小结

第四章单架无人机跟踪地面目标

4.1 单架无人机跟踪地面移动目标

4.2 单架无人机跟踪静止地面目标

4.2.1 单架无人机基于Lyapunov导航向量场的跟踪

4.2.2 单架无人机跟踪地面静止目标实例

4.3 单架无人机跟踪移动地面目标

4.3.1 目标速度对Lyapunov导航向量场影响

4.3.2 保持对峙距离失败实例

4.3.3 对Lyapunov导航向量场修正

4.3.4 单架无人机跟踪移动目标实例

4.4 本章小结

第五章多架无人机协同跟踪地面目标

5.1 多架无人机协同跟踪移动目标

5.2 无人机群协同跟踪地面移动目标实例

5.3 本章小结

结束语

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果

致谢

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