《無人機在非合作場景中的分散式控制與最佳化問題研究》是依託浙江大學，由李超勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：無人機在非合作場景中的分散式控制與最佳化問題研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：李超勇
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
美國DARPA在2014年啟動CODE計畫，正式將無人機在複雜環境中的協調作戰作為新的研究重點，本項目擬從分散式控制和最佳化的角度來解決無人機在非合作場景中的控制問題，力求建立一套系統的基於有向通信拓撲網路的分散式控制、估計、和最佳化體系。主要的研究內容包括：（1）重新設計與最佳化現有的分散式估計算法，充分考慮非合作環境中的通信約束；（2）基於極值搜尋理論，設計新的分散式最佳化算法，該算法將充分集成協調控制策略和網路聯通性信息，從而實現對未知函式的估計；（3）設計新的基於Voronoi圖的路徑規劃和編隊控制算法，該算法將考慮聯通性保持和航程最短等實際問題；（4）初步建立和開展對信號干擾源的分散式定位研究，該研究將基於前述的分散式極值搜尋算法對干擾信號源進行分散式定位。本項目的研究致力於增強我國在無人信息系統領域的技術實力，填補相關領域的技術空白，為我國航空器無人自主作戰系統做出貢獻。
結題摘要
無人機協同攻擊和偵察是未來空戰的重要手段，如何有效地控制UAV在複雜戰場環境中協同執行任務成為近年來協同控制領域的研究熱點，其在軍用和民用方面具有重要套用價值和現實意義。本研究報告以無人機在非合作場景中的編隊控制為背景，研究基於有向通信拓撲網路的分散式控制、估計和最佳化問題。首先將極值搜尋算法引入分散式協同控制中，針對網路動態不確定性，設計補償估計算法，提出了基於極值搜尋算法的自適應分散式協同控制算法。針對有向通信拓撲連通性估計難的問題，提出了基於一致性理論的代數連通度估計方法，與傳統的冪疊代方法比較，本方法僅需要在可接受的誤差範圍內估計代數連通度的上下界即可實現，而且解決了複數特徵根的估計問題。在上述研究基礎之上，本項目設計了新的基於Voronoi圖的路徑規劃和編隊控制算法，該算法可以對無人機的冗餘覆蓋區域進行最佳化，減小重疊面積，達到最優覆蓋的目的。最後，建立和開展對信號干擾源的分散式定位研究，該研究基於前述的分散式極值搜尋算法對干擾信號源進行分散式定位，提出了多機協同濾波算法，使得每架無人機在觀測能力有限的情況下，能夠高精度的估計干擾源的位置。本項目的研究致力於增強我國在無人信息系統領域的技術實力，填補相關領域的技術空白，為我國航空器無人自主作戰系統做出貢獻。
