摘要
在目前无人机应用领域中，对地面目标的自动跟踪是一项重要研究，而多无人机能够以自身数量、系统优势执行更为复杂的任务，因此多机协同问题已经成为研究热点。本课题研究的是多固定翼无人机协同跟踪地面目标的问题，设计了基于互联系统的、能够同时满足协同跟踪需求的制导律，并结合制导律设计了基于人工势场法的无碰撞航迹规划策略。 首先，本文对多无人机协同跟踪制导律和无人机航迹规划技术的背景及现状进行了调查研究，明确了课题的研究意义及关键问题；建立了无人机六自由度模型，并假设无人机高度保持不变，将其简化为二维平面的质点模型；建立了地面目标典型运动模型；给出了制导律稳定性证明所需的理论基础。 其次，基于无人机Dubins运动模型分别给出了无人机定距盘旋跟踪、多无人机机间协同、多无人机对多目标的协同跟踪策略，目前多数文献将跟踪任务与协同任务相互独立研究，事实上它们应当是相互耦合的，将其视为一个由标称项和耦合项组成的互联系统，并基于互联系统设计了一种能够同时满足多无人机的协同与跟踪的制导律。 然后，针对无人机自动跟踪目标过程中需要规避障碍物的问题，设计一种将人工势场法与协同跟踪制导律相结合的航迹规划算法。对传统势场法进行适应性改进，解决了传统势场法存在局部极小点、不可到达性、轨迹震荡等问题。 最后，将以上仿真对象由质点模型替换为六自由度非线性模型，设计了完整的控制律结构，综合验证了多无人机对多目标的跟踪、协同、无碰撞航迹规划效果。最终验证结果表明，本文所提方法能够在保证飞行品质的前提下，很好的解决多无人机协同跟踪地面目标的问题。
NETL