基于质心的点集配准在无人机群蜂窝编队维持与避碰中的应用

本工作关注自主无人机群中的低能耗避碰与编队维持。此处两个主要问题是：1) 如何通过临时打破编队来避免碰撞，即避碰重组；2) 如何进行此类重组，同时最小化由此产生的偏差，从而实现无人机整体时间与能耗的最小化。针对第一个问题，我们使用基于元胞自动机的技术来寻找一种高效的编队，在最小化时间与能耗的同时避开障碍。关于第二个问题，通过应用最初用于点集配准过程的温度函数递减技术，实现了成功避碰后蜂群的近最优重组。重组过程的目标是在消除扰动的同时，最小化蜂群抵达目的地所需的整体时间，进而降低该操作所需的能耗。为度量因避碰引起的编队扰动程度，受经典力学中质心概念的启发，采用了蜂群编队质心的偏移量。实验结果表明了所提技术在性能与能耗方面的有效性。