适用于运动目标多视角探测的空中多智能体椭圆轨道协同环绕跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于运动目标多视角探测的空中多智能体椭圆轨道协同环绕跟踪方法，涉及导航、制导与控制领域。首先针对非完整约束模型描述的一类空中多智能体，围绕运动目标多视角探测的需求，确定椭圆轨道的多个几何参量；然后计算惯性系下智能体和目标之间的视线角，表征多个参量；其次利用极坐标描述的曲线积分定理，获取相邻空中智能体间的投影弧长；再次构建空中多智能体椭圆轨道协同环绕制导律；最后运用速度矢量合成原理，生成速度和航向角指令，设计航向角速度，最终驱动空中多智能体以预设的多个参量值沿着椭圆轨道飞行观测。本发明专利技术借助投影弧长协同误差调控集群行为，赋予了多智能体沿椭圆航路形成均匀分布编队样式的能力。队样式的能力。队样式的能力。

【技术实现步骤摘要】
适用于运动目标多视角探测的空中多智能体椭圆轨道协同环绕跟踪方法


[0001]本专利技术涉及导航、制导与控制领域，具体为一种适用于运动目标多视角探测的空中多智能体椭圆轨道协同环绕跟踪方法。

技术介绍

[0002]空中多智能体是指将挂载任务载荷的低成本运动体基于开放式体系架构进行综合集成，以网络通信为中心，以智能涌现为核心，以平台间的协同交互为基础，形成的一类高度可重构、按需设计的网络化无人系统。相较于单体，多智能体协同拥有显著的任务执行满意度、鲁棒性与灵活性，在电子侦查、指挥调度、军事对抗、编队搜索、集群打击等方面具有广泛的军/民两用价值，近年来引发了航空航天、自动化和人工智能领域国内外研究学者的高度关注。协同环绕控制是多智能体执行上述任务的重要途经，是网络化环境下实现协同效能增强的关键抓手。例如，为适应复杂动态战场环境和侦察、打击、毁伤评估等多样化任务需求，往往需要部署空中多智能体以集群方式在防空区域外对敏感目标、重要区域实施协同环绕观测与隐蔽性跟踪。
[0003]当前，国内外的协同环绕控制主要聚焦于构造合适的分布式制导律，实现圆形轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于运动目标多视角探测的空中多智能体椭圆轨道协同环绕跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：a)针对非完整约束模型描述的一类空中多智能体，围绕运动目标多视角探测的需求，确定椭圆轨道的几何参数、智能体数量、邻居间的通信拓扑关系；b)根据空中多智能体和运动目标的相对几何，计算惯性系下智能体和目标之间的视线角，表征依赖时变视线角的智能体与目标连线方向上的径向单位向量、智能体与目标连线和椭圆交点的切向单位向量和期望的椭圆时变环绕半径；c)将目标与智能体的连线与惯性系x轴之间的旋转角视为积分自变量，以第i个智能体的旋转角为积分起点，以第j个智能体的旋转角为积分终点，利用极坐标描述的曲线积分定理，获取相邻空中智能体间的投影弧长；d)根据步骤a)、b)和c)的结果，通过在径向方向引入相对距离误差反馈，在切向方向构造期望的切向速度分量和基于信息一致性的投影弧长协同误差项，并与目标速度叠加，构建适用于运动目标多视角探测的空中多智能体椭圆轨道协同环绕制导律；e)结合步骤d)获得的协同环绕制导律，运用速度矢量合成原理，生成速度和航向角指令，设计基于比例微分的航向角速度，最终驱动空中多智能体以预设的相邻弧长、期望的环绕半径和切向速度沿着椭圆轨道飞行观测。2.根据权利要求1所述的一种适用于运动目标多视角探测的空中多智能体椭圆轨道协同环绕跟踪方法，其特征在于：所述步骤a)具体如下：a1)针对以非完整约束模型描述的一类空中多智能体，运动学模型如下：其中，x
i
(t)和y
i
(t)分别为第i个空中智能体惯性系x和y方向的位置，ψ
i
(t)为第i个空中智能体的航向角，v
i
(t)和ω
i
(t)为第i个空中智能体的控制输入，分别为线速度和航向角速度指令；a2)围绕运动目标多视角探测的需求，确定椭圆轨道的几何参数，包括椭圆轨道长半轴参量a、短半轴参量b和旋转角α，智能体数量N；邻居间的通信拓扑关系由图论理论中的邻接矩阵A＝[a
ij
]来确定，其中，a
ij
为智能体之间的通信权重系数，a
ij
＝1表示第i个智能体可以接收到第j个智能体的信息，反之，a
ij
＝0。3.根据权利要求1所述的一种适用于运动目标多视角探测的空中多智能体椭圆轨道协同环绕跟踪方法，其特征在于：所述步骤b)具体如下：b1)根据空中多智能体和运动目标的相对几何，计算惯性系下智能体和目标之间的视线角线角其中，x
t
(t)和y
t
(t)分别表示目标在惯性系x和y方向的位置；b2)根据惯性系下智能体和目标之间的视线角计算智能体...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵星灵，夏逸，李东光，张文栋，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：