8、无人机群三维控制与无碰撞重构策略解析

无人机群三维控制与无碰撞重构策略解析

1. 无人机群交互架构与问题提出

1.1 无人机群交互规则

在无人机群系统中，第 (i) 个无人机代理可表示为图中的顶点集合 (\eta_i \in Q)。集合 (E) 中的每条弧，从顶点 (\eta_i) 指向顶点 (\eta_j)，意味着代理 (\eta_i) 接收代理 (\eta_j) 的相对位置数据。交互规则集合 (E) 选定如下：
(E = {(1, 2), (2, 1), (2, 3), \cdots, (N - 1, N), (N, N - 1)})
这表明群内无人机协调架构为“开放链”，这种去中心化结构使编队具有无限可扩展性，新无人机加入时不会使交互结构复杂化或受损。设 (N_j = {\eta_j \in Q : (\eta_i, \eta_j) \in E}) 为与第 (i) 个代理相邻的代理集合。

1.2 直线路径表示

考虑控制一个三维无人机编队沿直线路径飞行，直线路径 (P_{line}) 可表示为向量集合 (x)：
(P_{line}(r, q) = {x \in R^3 : x = r + \lambda q})
其中，(\lambda = \pm1) 定义了沿直线的飞行方向；(r = (r_e, r_n, r_d) \in R^3) 是路径起点，坐标在惯性坐标系（ICS）中设定；(q = (q_e, q_n, q_d) \in R^3) 是单位向量，定义了路径方向，从而确定了无人机编队在 ICS 中的最终航向角。

1.3 问题陈述

• 问题 5.1 ：合成