为小型无人机系统任务开发模块化自主能力

现场小型团队可受益于小型无人航空系统（sUAS）在侦察、敌意溯源、远程布设和搜索救援等任务中提供的能力。sUAS 的机动性、通信能力和灵活载荷容量可为团队提供新的态势感知水平，并实现比以往更高度协调的任务。然而，为特定任务驾驶此类飞行器会使人员偏离其他关键任务，在增加剩余人员负担的同时也提高了操作复杂性。为使 sUAS 在安全和人道主义任务中得到更广泛采用和使用，必须采用安全鲁棒的自主能力以减轻小型团队的此负担。本文介绍了 Collaborative-UAS for Hostile Attribution, Surveillance, Emplacement, and Reconnaissance（CHASER）测试床的开发，用于快速原型化通过传感器引导自主控制来减轻小型团队压力的能力。我们尝试通过创建和测试一系列可组合模块（可配置以支持多种任务）来解决商用 sUAS 平台未满足的自主需求。此处实现并介绍的方法包括雷达航迹关联、机载计算机视觉目标检测、目标位置估计、闭环相对位置控制以及用于目标获取的 3D 体积高效搜索。我们在一个示例任务中配置并测试了一系列此类模块，执行了对入侵 sUAS 的完全自主追逐的实飞，并证明了模块化自主方法的成功。我们给出了各模块的仿真或实飞测试性能结果。最后，我们描述了为灵活控制而开发的软件架构，并评论了所呈现的能力如何赋能额外任务。