存在扰动情况下的去中心化多无人机路由

我们提出了一种在存在天气扰动时面向无人机网络（UAVs）的去中心化在线路径规划技术。在我们的问题设定中，一组无人机需要协作访问散布在二维区域中的一组目标点。每架无人机必须消耗能量以抵达这些目标，但由于不可预见的扰动，所需能量可能随时间变化，且不一定符合初始预测和/或预先计算出的最优路径。因此，我们在每个时刻面对两个相互关联的基本问题以求得全局最优：(1) 基于扰动的能量消耗预测，并由此进行在线路径重规划；(2) 所有无人机之间的分布式协商，以根据各自的位置和能量需求划分剩余未访问目标。我们的方法由四个主要部分组成：(i) 一种分布式算法，根据无人机当前的能量需求周期性地在所有无人机之间划分未访问目标；(ii) 一种局部（即无人机级）基于 $\AStar$ 的算法，为每架无人机计算到达分配给它的节点的期望路径；(iii) 一种局部 PID 控制器，用于预测无人机的输入（即推力和力矩）；(iv) 一个规划器，用于计算所需能量和重规划时间段。我们通过丰富的仿真验证了我们提出的方案，并表明我们的方法比一种尽力而为算法（该算法将每架空闲无人机导向最近的未访问目标）显著更高效。