PACNav：一种无通信与外部定位能力的无人机集群协同导航方法

本文提出持久性管理的集群导航（Persistence Administered Collective Navigation, PACNav）作为一种实现无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）集群去中心化协同导航的方法。该技术基于自然集群（如牛群、鸟群甚至大型人群）中观察到的集群与协同导航行为。由于自然集群中无法获得所有成员的全局与并发信息，这些系统利用局部观测来实现期望行为。类似地，PACNav 仅依赖无人机相对位置的局部观测，使其适用于不具备通信能力与外部定位系统的大型集群。我们引入路径持久性与路径相似性两个新概念，使每个集群成员能够分析其他成员的运动以确定自身未来运动。PACNav 基于两个主要原则：（1）运动方向变化小的无人机具有高路径持久性，并被其他无人机视为可靠领导者；（2）沿相似方向运动的无人机群组具有高路径相似性，此类群组被认为包含可靠领导者。所提方法还嵌入了反应式碰撞避免机制，以避免与集群成员及环境障碍物的碰撞。该碰撞避免保障了安全性，同时减少了对指定路径的偏离。除若干仿真实验外，我们还在自然森林中展示了真实世界实验，证明了所提协同导航方法在挑战性环境中的有效性与有效性。源代码已开源，使得复现所得结果并促进社区后续研究成为可能。