面向目标定位的多无人机自组织方法研究

陈国春，毛新军，杨 硕，沈宇婷，赵伟伟，张少波

（1.国防科技大学计算机学院；2.国防科技大学复杂系统软件工程重点实验室，湖南长沙 410073；3.中国科学院国家空间科学中心，北京 100190；4.中国科学院大学，北京 100039；5.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050000；6.湖南科技大学 计算机科学与工程学院，湖南 湘潭 411201）

0 引言

与单无人机执行任务相比，多无人机协同执行任务通过多机多传感器进行多方位信息感知，从而获得对环境状态更全面的认知［1］；通过将总任务分解成多个子任务，并合理分配给多个无人机执行，从而简化了任务复杂度，提高了任务执行效率［2］；通过自组织方法及时替换故障无人机，以保证任务的正常执行，提高了系统鲁棒性［3］。因此，军事和民用领域广泛应用多无人机协同执行任务，如军事侦察［4-6］、目标检测［7-8］等。在任务执行过程中，无人机群通常需要保持特定的空间结构以满足任务要求。因而快速形成符合任务要求的空间结构，对提高多无人机的任务执行效率具有重要意义。

本文以多无人机协同对单目标定位作为任务，至少需要4 架不在同一平面上的无人机，且4 架无人机到目标点的距离相等。根据数学原理，这4 架无人机在以目标点为中心、某一常数值为半径的球面上。因此，这4 架无人机可唯一确定球心的位置，即目标点位置，如图1 所示。4 架无人机（UAV1～UAV4）到目标点距离相等的问题可等价于两组3 架无人机（UAV1～UAV3、UAV2～UAV4）到目标点距离相等的问题。所以，为简化问题，将其转换为如何使3架无人机到目标点距离相等，也即目标点在经过3 个无人机组成的三角形外接圆圆心且与该圆平面垂直的直线上。……