面向海上搜救的UAV与USV集群协同路径跟踪控制

摘要

[目的]针对由无人机(UAV)与水面无人艇(USV)组成的异构无人集群系统,研究其在海上搜救过程中的三维协同路径跟踪控制问题。[方法]首先,在固定坐标系和机体坐标系下建立UAV和USV的运动学模型,同时建立流体坐标系,以设计适宜运动控制的三维路径跟踪控制器,并在Serret-Frenet坐标系下建立UAV和USV的路径跟踪误差模型;然后,在运动学层面设计三维视线(LOS)制导律,并基于此提出一种适用于异构海洋航行器集群的协同路径跟踪控制方法,从而使UAV与USV组成的集群系统可以有效跟踪设定的参数化路径;最后,基于李雅普诺夫稳定性理论分析该控制系统的稳定性。[结果]仿真结果验证了所提异构海洋航行器集群协同路径跟踪控制方法的有效性。[结论]研究成果可为面向海上搜救的无人航行器集群协同路径跟踪控制方法提供参考。