基于BI-APF-RRT和仿射变换的复杂环境下多无人机编队协同避障与自适应形状变形控制

针对多无人机编队在复杂障碍物环境中运动时避障灵活性与编队完整性难以兼顾，以及传统人工势场（APF）方法容易陷入局部最优的问题，提出了一种融合BI-APF-RRT和仿射变换的多无人机编队协同避障算法。首先，摒弃传统的APF质心路径规划方法，采用目标偏置的双向人工势场RRT（BI-APF-RRT）算法，为领航者编队的质心进行全局无碰撞路径规划。通过引入改进的人工势场和三次B样条插值，保证了全局路径的平滑性和快速收敛性。其次，利用生成的全局路径作为编队质心的引导轨迹，结合仿射变换矩阵（包括非均匀缩放和旋转），使编队能够在沿最优路径移动的同时，根据与障碍物的距离自适应变形。最后，跟随者通过分布式控制律跟踪领航者，使整个编队能够在不解体的情况下安全穿越复杂障碍区域。