10、无人机群控制、无碰撞重构与机器人移动平台路径规划

无人机群控制、无碰撞重构与机器人移动平台路径规划

1. 无人机群控制与无碰撞重构

在无人机群控制中，关键目标是解决无人机群的控制问题，尤其是消除无人机之间的碰撞。采用了一种混合控制方法，借助基站和无线通信网络，连接各个无人机以及基站。这种方法能够利用更强大的硬件，从而减少算法运行时间。

基于这种混合控制方法，对二维重构算法进行改进，使无人机能够在三维环境中无碰撞地移动。文章提出了两种先进算法（算法 1 和算法 2），它们在避碰方法上有所不同，并在虚拟环境中进行了测试。

测试针对 10 到 100 架无人机的机群进行，通过总轨迹长度、轨迹计算时间（算法运行时间）、平均碰撞次数和重构时间来评估算法效率。结果显示，使用这两种算法生成 100 架无人机的轨迹所需时间均少于 2 秒，因此这两种算法都可以实时使用。

具体来看，算法 2 的运行时间比算法 1 长，因为它包含更多的避碰方法。与算法 2 相比，算法 1 得到的总轨迹长度更长，这就需要引入相似变换，而相似变换会增加无人机移动次数和重构时间。算法 1 能保证 70 架无人机的机群无碰撞移动，而算法 2 的阈值为 90 架。由于算法 2 的总轨迹长度更短，平均碰撞次数更少，所以在无人机群重构方面，算法 2 更具优势。

以下是两种算法的对比表格：
| 算法 | 最大机群规模 | 运行时间 | 总轨迹长度 | 平均碰撞次数 | 重构时间 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 算法 1 | 70 架 | 较短 | 较长 | 较多 | 较长 |
| 算法 2 | 90 架 | 较长 | 较短 | 较少 | 较