自主协同控制是实现无人机集群高效协同编队的一种主流控制方法,属于当前无人机控制领域的研究热点和 难点。论文首先从两类无人机集群编队自主协同控制主流类型切入。然后,重点对集中式控制类型中的领航者-跟随者法、 虚拟结构法,和分布式控制类型中的人工势场法、行为法、一致性理论法、深度强化学习法等典型方法的基本思想、特点和最 新研究进展进行了对比分析。最后,对无人机集群编队自主协同控制方法的发展趋势进行展望,以期为后续研究提供参考。

无人机凭借其成本低、适应性强、灵活性高等 优点得到广泛应用,随着应用领域不断扩展,无人 机执行任务的难度和复杂度也日益增加[1] 。为此, 科研工作者将目光投向了无人机集群领域。无人 机集群[2] 是指将多个无人机按照一定的结构、模式 进行组合,通过协调控制使其具备群体自主感知、 自主决策和自主行动能力[3] ,能够完成单一无人机 难以完成的任务,如战场渗透[4] 、远程侦察[5] 、电子 干扰[6] 等。无人机集群编队控制是集群实现整体 效能最优化的重要基础。目前,在实际应用中主要 的两种控制方法是:一种是依据控制目标任务提前 设计固定控制策略,集群内各个无人机按照预先设 计的控制策略进行编队;另一种是通过远程遥控实 时发送控制指令,集群内无人机按照指令实现无人 机集群编队。这两种控制方法都较为成熟,但难以 满足无人机集群在场景复杂导致的环境不确定、局 部可观导致的信息不完全、状况突发导致的响应强 实时等新领域应用发展中的需要。所以,亟需探索 一种适应新领域应用场景的无人机集群编队控制方法。

随着智能控制的不断发展,自主协同控制的方 法打破了这一瓶颈,该方法是通过集群内无人机之 间的协同感知、自主决策、相互配合,求得目标任务 的最优解,能够有效提高无人机集群编队控制的自 主性,充分发挥集群内无人机之间的协作能力,实 现“1+1>2”的效果。为此,探索无人机集群编队的 自主协同控制方法,实现自主灵活高效的无人机集 群编队控制,对进一步提高无人机集群执行复杂高 难度任务的能力,拓展加深其应用领域,具有十分 重要的学术研究价值和现实应用意义。

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