用于柔性目标包围的3D引导律及其内在安全性

本文解决的问题是：通过单个追逐器在三维空间中包围任意运动的目标，同时确保追逐器安全，即防止与目标发生碰撞。我们提出的引导策略将引导追逐器到达围绕且排除目标的安全区域，使其能够保持与目标一定的距离，同时在该安全区域内提供更大的定位灵活性并能够收敛到该安全区内的任何轨迹。我们利用 Lyapunov 屏障函数作为强大的工具来约束追逐器与目标之间的距离受到非对称界限的约束，从而确保在预定义区域内保持追逐器的安全性。进一步地，我们通过演示所提出的引导律在管理任意机动目标以及其他不确定性（如车辆/自动飞控动力学和外部扰动）方面的有效性，来证明其价值，通过在必要时切换该安全区域内的稳定包围轨迹，追逐器能够始终实现稳定的全局包围行为，即使应对激进的目标机动也能做到。为证明 our work 的价值，我们使用各种植物模型进行了实验测试，包括一个高保真四旋翼机模型，纳入面向软件中的循环测试 (SITL)，其中包含各种具有挑战性的目标机动情景，且仅需相对信息即可成功执行。