基于三维路径的无人机赛跑非线性准规谈微分游戏
系统与控制
2025-02-04 v1 系统与控制
摘要
无人机赛跑涉及在三维空间中高速导航路径，构控制工程中的重大挑战。本文提出一种基于博弈论的控制框架——非线性准规谈微分游戏(NRHDG)，专为竞赛无人机赛跑设计。NRHDG通过实时预测并抵消对手最坏情况下的行为，提高了对抗性环境下的鲁棒性。它扩展了标准非线性模型预测控制(NMPC)，后者则假设对手模型固定。首先，我们基于投影点动力学提出了一种新颖的路径跟随公式，无需进行昂贵的距离最小化。其次，我们提出一种势函数，使每架无人机可根据实时赛况在超车与拦截之间切换。最后，我们建立了一种新的绩效指标，用于评估NRHDG在赛跑情景下的NMPC表现。仿真结果表明，NRHDG在超车效率与拦截能力方面均优于NMPC。
引用
@article{arxiv.2502.01044,
title = {Nonlinear receding-horizon differential game for drone racing along a three-dimensional path},
author = {Kijin Sung and Kenta Hoshino and Akihiko Honda and Takeya Shima and Toshiyuki Ohtsuka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.01044},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 10 figures