基于平整性的有限时序多无人机编队轨迹规划与方向感碰撞规避跟踪

无人机(UAV)的最优碰撞自由编队控制是一项挑战。现有的优化控制方法往往依赖于对初始猜测敏感的数值方法。本文提出一种创新的无人机编队碰撞自由有限时序控制方案，利用无人机动力学的微分平整性，消除对数值方法的需求。我们构建一个有限时序最优控制问题，用于规划可行初始状态下的编队轨迹。该编队轨迹规划中的最优控制问题涉及一个综合绩效指数，以满足编队要求实现相对位置和速度一致性。通过应用庞特米尔算法求解。随后，解决一个受碰撞约束的调节问题，以确保对计划编队轨迹的碰撞自由跟踪。跟踪问题包含一种方向感碰撞规避策略，该策略优先规避前方路径上的无人机及其相对靠近的无人机，对于侧面以斜率相对方法接近的无人机分配较低优先级，忽略不在相对方法中的后方无人机。高保真仿真结果验证了所提出控制方案的有效性。