基于深度强化学习的无人机空中目标自主跟踪

杨兴昊，宋建梅，佘浩平，吴程杰，杨钦宁，付伟达

(1.北京理工大学 宇航学院，北京 100081; 2.中国航空系统工程研究所，北京 100012；3.航天东方红卫星有限公司，北京 100094)

0 引言

无人机具有机动性强、成本低廉等优点，广泛应用于边境巡逻、目标打击、遥感测绘、农业植保、电力巡线等领域，但由于受载荷限制，其续航时间较短。若无人机能够在空中实现加油或更换电池等操作，则可以有效地提高无人机的续航时间和机动性能，同时减少燃油或电池的重量能让无人机承载更多有效载荷，从而提高其综合作业能力，因此空中对接在未来将成为无人机的基本技能。

实现空中对接前，主动对接无人机需要实现对目标无人机的持续跟踪，并保证两架无人机的相对位置在对接要求范围内，主动对接无人机称为主动无人机，目标无人机称为被动无人机。整个空中对接过程包括主动无人机对被动无人机的识别与相对位姿解算、主动无人机的精准对接控制两部分。具体过程为：当两架无人机相对距离较远时，通过GPS获取被动无人机的位置信息，并控制主动无人机接近目标。当两架无人机距离较近时，即当被动无人机清晰地出现在主动无人机机载摄像头拍摄图像中时，采用视觉算法对被动无人机进行识别与相对位姿解算。或采用精度较高的差分GPS获取被动无人机的位姿信息后进行对接控制。然而对接过程中GPS信号容易受到干扰，导致精度下降，因此目前的空中对接任务通常采用GPS与视觉混合的方式实现。……