北航新聞網(wǎng)8月20日電（通訊員 易智恒）日前，北京航空航天大學(xué)無人系統(tǒng)研究院王英勛教授團(tuán)隊在《航空學(xué)報》期刊發(fā)表了封面文章，題為《面向多目標(biāo)跟蹤的集群無人機(jī)自組織共識決策方法》。提出了集群無人機(jī)自組織共識決策方法，將集群成員間的信息交互與共識、目標(biāo)分配決策緊密耦合，確保各無人機(jī)對任務(wù)態(tài)勢形成共識，動態(tài)決策每架無人機(jī)的最優(yōu)跟蹤對象，實(shí)現(xiàn)集群的自組織分組、各分組規(guī)模的靈活動態(tài)調(diào)整，增強(qiáng)了無人機(jī)集群在多目標(biāo)跟蹤任務(wù)下的自組織協(xié)同能力。論文由趙江、皮明豪、田栢苓、池沛和王英勛共同完成，王英勛教授為團(tuán)隊帶頭人，池沛教授為通信作者。

無人集群在公共安全、災(zāi)害救援、交通管理等眾多領(lǐng)域扮演著重要角色。在應(yīng)急救援中的目標(biāo)搜尋等復(fù)雜應(yīng)用場景中，存在著分散且快速變化的任務(wù)或目標(biāo)，單一無人集群往往難以勝任這種任務(wù)需求，因此需進(jìn)行目標(biāo)分配與集群分組?，F(xiàn)有關(guān)于目標(biāo)分配方法的研究通常采取理想化假設(shè)，面臨著決策響應(yīng)慢、難以實(shí)時協(xié)同分工、對通信延遲和距離敏感等痛點(diǎn)，無法有效應(yīng)對多目標(biāo)動態(tài)變化場景下對于多目標(biāo)的追蹤問題。

針對現(xiàn)有集群無人機(jī)目標(biāo)分配方法在實(shí)時協(xié)同決策與調(diào)配方面的不足，本文提出了一種面向多目標(biāo)跟蹤的集群無人機(jī)自組織共識決策方法。該方法基于分布式架構(gòu)，通過集群內(nèi)部的信息動態(tài)共享，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)個體間的信息共識和基于信息共識的自主協(xié)同決策。整體架構(gòu)包括3大關(guān)鍵模塊：集群信息共識、集群協(xié)同決策與集群目標(biāo)跟蹤控制。

集群無人機(jī)共識決策方法架構(gòu)圖

本文提出的方法可在目標(biāo)跟蹤過程中實(shí)現(xiàn)動態(tài)目標(biāo)分配決策，可根據(jù)各目標(biāo)的逃逸風(fēng)險大小確定為各目標(biāo)分配的無人機(jī)數(shù)目。在MATLAB仿真環(huán)境中，模擬由12架無人機(jī)組成的集群對3個地面移動目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

集群無人機(jī)與目標(biāo)軌跡

集群分組狀態(tài)

研究結(jié)果表明，所提出的共識決策方法可在多目標(biāo)分離運(yùn)動的場景下實(shí)現(xiàn)集群的自組織分組，適用于集群無人機(jī)跟蹤多個分散運(yùn)動目標(biāo)的場景。算法對目標(biāo)的機(jī)動以及條件參數(shù)的變化具有適應(yīng)性，共識決策機(jī)制在其能力邊界內(nèi)可保持無差率在0.9左右。

通信距離對共識決策性能指標(biāo)的影響和通信時延對共識決策性能指標(biāo)的影響

共識決策周期對共識決策性能指標(biāo)的影響和接收時間閾值對共識決策性能指標(biāo)的影響

論文原文鏈接：https://hkxb.buaa.edu.cn/CN/10.7527/S1000-6893.2024.31635

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