多运动目标的多无人机协同搜索追踪策略

王洪民,田家强,韦凌云,庄育锋

(北京邮电大学现代邮政学院,北京 100876)

1 引言

无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)在民用领域、科研领域和现代战争中都发挥着至关重要的作用,是辅助人类探索自然、抢险救灾的重要工具[1].但是由于无人机的探测能力、机器载荷、续航时间等因素限制,单架无人机难以完成复杂环境中的搜索、追踪、探测等任务,越来越多的应用场景要求多无人机系统协同合作[2].

在无人机协同的研究领域中,区域内多无人机对多运动目标的协同搜索追踪问题具有较高的实际应用价值,受到了国内外学者的热切关注和广泛研究[3–6].由于实际的问题场景复杂多变,解决该问题的方法也各式各样.从无人机的搜索航迹特征来看,可以分为直线搜索任务规划[7–8]与非直线搜索任务规划[9].

在直线搜索任务规划中,为保证搜索效果,通常采用区域全覆盖的搜索方式.文献[10]以减小搜索盲区、提高无人机对区域的有效覆盖率为目的,提出了运动目标垂线搜索算法与运动目标斜线搜索算法.文献[11]研究了传统的垂线搜索算法的不足,提出了并排回寻式搜索算法.文献[12–13]针对不规则凸多边形区域的搜索问题,使用了“Z型”航线完成了对区域的全覆盖搜索.

非直线搜索任务规划与直线搜索任务规划相比,更加注重搜索质量,多采用分布式架构[9]、概率图[14]、滚动时域[15]、区域回访[16]等方法来提高无人机的搜索质量.文献[17]提出了一种智能自组织算法来解决多无人机协同搜……