38、无人机群实时路径规划与多目标跟踪技术解析

无人机群实时路径规划与多目标跟踪技术解析

1. 无人机群实时路径规划示例

在无人机群的应用中，实时飞行路径规划至关重要。这里以 10 架无人机为例，其降落点设定在终端附近，半径为 10 米的区域内。这 10 架无人机的初始位置从 [0, 10] × [0, 10] × [420, 430] 的立方体中随机生成，初始速度为 [0, 0, 0]T。

所选用的势函数如下：
[
\nabla_z\psi_{\alpha}(z) =
\begin{cases}
\frac{5(z - d_{\alpha})}{\sqrt{1 + (z - d_{\alpha})^2}}, & z/r_{\alpha} \in [0, h) \
\frac{5}{2}\left[1 + \cos\left(\frac{\pi (z/r_{\alpha} - h)}{(1 - h)}\right)\right] \cdot \frac{(z - d_{\alpha})}{\sqrt{1 + (z - d_{\alpha})^2}}, & z/r_{\alpha} \in [h, 1] \
0, & \text{otherwise}
\end{cases}
]
其中，(h = 0.2)，(d_{\alpha} = r_{\alpha}/1.2)，(\varepsilon = 0.2)。

从相关规划路径图和无人机拓扑结构图可以看出，无人机群规划的路径能够实现分离和收敛，具有灵活的拓扑结构，同时完成避障和防撞任务。经计算，末端之间的最大距离为 8.9892 米，小于设定的 10 米半径。

<