【摘 要】
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无人机因其自身易于操作、保密性好、安全系数高等特点,近些年来被广泛研究并应用于军民等多个领域。与单个无人机相比,蜂群无人机不仅能够满足多种任务需求,而且可以极大的提升执行任务的成功率。无线紫外光通信是一种新型的光通信技术,因其全天候、可非直视隐蔽通信等特点,使蜂群无人机在电磁干扰和无线电静默的环境下仍可保持信息交互。因此本文将无线紫外光通信技术与蜂群无人机编队控制技术相结合,为蜂群无人机能够在复杂
【基金项目】
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国家自然基金项目:强电磁干扰下无线紫外光协作无人机蜂群组网拓扑控制研究(61971345); 陕西省重点研究项目(2021GY-044);
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无人机因其自身易于操作、保密性好、安全系数高等特点,近些年来被广泛研究并应用于军民等多个领域。与单个无人机相比,蜂群无人机不仅能够满足多种任务需求,而且可以极大的提升执行任务的成功率。无线紫外光通信是一种新型的光通信技术,因其全天候、可非直视隐蔽通信等特点,使蜂群无人机在电磁干扰和无线电静默的环境下仍可保持信息交互。因此本文将无线紫外光通信技术与蜂群无人机编队控制技术相结合,为蜂群无人机能够在复杂环境下完成编队控制提供保障。主要研究内容如下:(1)研究在复杂环境下无人机编队使用无线紫外光引导编队集结的方法,首先利用基于信号强度的无线紫外光测距方法来获取彼此位置信息,以确保在编队集结过程中对无人机之间位置信息的有效获取;通过建立跟随者无人机的轨迹追踪误差模型以及设置引导角,来提高领航者-跟随者算法的追踪效率,最后仿真分析1架领航者与4架跟随者的集结过程,证明了该算法的可靠性与准确性。(2)针对多障碍物区域内蜂群无人机编队最优飞行路径选择问题,首先利用无线紫外光建立虚拟围栏模型对编队内各无人机飞行区域进行划分,结合一致性算法来使得无人机保持编队稳定,并且引入人工势场使编队能平稳通过多障碍物区域。仿真结果表明一致性算法可使各跟随者能与领航者状态一致且编队稳定飞行,在障碍区飞行时,5架无人机飞行姿态调整均小于1m并且能跟随领航者抵达最终目的地。综上所述,本文将无线紫外光技术应用于蜂群无人机编队控制中,研究了无线紫外光协作下的无人机编队集结问题,并且针对蜂群无人机集结后编队稳定性问题与飞行路径选择问题,设计紫外虚拟围栏以保证编队稳定从而选取最优路径。
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