基于路径跟随的改进领航-跟随无人机协同编队方法*

胡阳修，贺 亮，赵长春，陈 扬，钱洲元

(1.上海航天控制技术研究所·上海·201109；2.上海市空间智能控制技术重点实验室·上海·201109)

0 引 言

采用集群的方式可以拓展单体无人机的能力，以高效、合作、协同地完成任务。在无人机之间实现相互的功能备份，可以避免由单一无人机失效而造成的任务失败[1-2]。目前，集群无人机协同编队控制方法主要通过位置与速度控制保持相对队形[3]。常用的方法有：基于领航-跟随、基于行为、基于虚拟结构等。基于领航-跟随的方法有着结构简单、对通信容量需求少的优点，在工程实践中的应用较多，国内外学者在此基础上进行了大量的改进研究[4]。

领航无人机通常需要完成全局路径规划，A*算法主要采用了路径搜索算法[5]。文献[6]通过改进A*算法开闭表中的元素存储方式，提升了路径规划效率，但并没有提升路径规划的效果。文献[7]将A*算法与Dubins曲线进行了结合，在起止段采用Dubins曲线，中间采用A*算法，满足了长度最短与安全性的要求。但是，安全性改进只在起点和终点有效，没有考虑全过程的障碍威胁。

跟随无人机通常根据领航无人机的距离与方位信息完成编队跟随。通过将路径信息进行参数化，利用数据链在集群中同步，可以大大提升路径跟踪效果[8]。文献[9]建立了一种基于路径参数协同的多移动机器人编队控制模型，通过建立统一的路径参数，实现了对编队路径的协同，但其所选择的路径参数对于不规则曲线而言不具备较好的普适性。……