兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (11): 3394-3406.doi: 10.12382/bgxb.2023.0776
所属专题: 群体协同与自主技术
傅晋博1,2, 张栋1,2,*(), 王孟阳1,2, 赵军民3,4
收稿日期:
2023-08-21
上线日期:
2023-11-02
通讯作者:
基金资助:
FU Jinbo1,2, ZHANG Dong1,2,*(), WANG Mengyang1,2, ZHAO Junmin3,4
Received:
2023-08-21
Online:
2023-11-02
摘要:
针对机动目标定位的精度提升问题,给出两种典型任务场景下机动目标定位的在线协同航迹规划方法。建立测向交叉目标定位模型,基于几何精度因子确定影响定位精度的因素,分析影响要素对定位精度的影响规律;对于低速机动目标定位,以几何精度因子为评估指标,提出一种基于变曲率杜宾斯曲线的在线协同航迹生成方法,实现协同定位最优构型的快速航迹生成;对于高速机动目标协同定位问题,建立面向目标定位精度的最优控制模型,提出一种基于内点法的罚函数协同航迹规划方法;进行数字与半实物仿真验证。研究结果表明:在两种典型任务场景下,目标协同定位精度提升36.9%和23.5%,验证了新方法的有效性,新方法对于集群协同目标定位具有工程应用价值。
中图分类号:
傅晋博, 张栋, 王孟阳, 赵军民. 面向目标定位精度提升的无人机航迹规划[J]. 兵工学报, 2023, 44(11): 3394-3406.
FU Jinbo, ZHANG Dong, WANG Mengyang, ZHAO Junmin. Unmanned Aerial Vehicle Path Planning for Improved Target Positioning Accuracy[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(11): 3394-3406.
参数 | 数值 |
---|---|
无人机1初始状态 | P1=[ ] |
无人机2初始状态 | P2=[ ] |
无人机3初始状态 | P3=[ ] |
无人机4初始状态 | P4=[ ] |
目标初始位置/m | PT=[0 0] |
基准点速度方向/rad | |
最低飞行高度/m | 100 |
最小转弯半径/m | 100 |
表1 仿真参数
Table 1 Simulation parameters
参数 | 数值 |
---|---|
无人机1初始状态 | P1=[ ] |
无人机2初始状态 | P2=[ ] |
无人机3初始状态 | P3=[ ] |
无人机4初始状态 | P4=[ ] |
目标初始位置/m | PT=[0 0] |
基准点速度方向/rad | |
最低飞行高度/m | 100 |
最小转弯半径/m | 100 |
航迹规划方法 | 平均误差/m | 航迹规划方法 | 平均误差/m |
---|---|---|---|
Dubins | 1.2845 | 直线圆弧联合 | 2.7979 |
本文方法 | 0.8101 | 自适应等角螺线 | 1.7824 |
表2 定位误差对比
Table 2 Comparison of positioning errors
航迹规划方法 | 平均误差/m | 航迹规划方法 | 平均误差/m |
---|---|---|---|
Dubins | 1.2845 | 直线圆弧联合 | 2.7979 |
本文方法 | 0.8101 | 自适应等角螺线 | 1.7824 |
仿真参数 | 数值 |
---|---|
无人机1初始位置/m | P1=[ ] |
无人机2初始位置/m | P2=[ ] |
无人机3初始位置/m | P3=[ ] |
目标初始位置/m | PT=[ ] |
无人机初始速度/(m·s-1) | 30 |
目标速度大小/(m·s-1) | 30 |
无人机速度范围/(m·s-1) | [20,40] |
加速度范围/(m·s-2) | [-1,1] |
视线角范围/(°) | -15≤λ≤15 |
最大通信距离/m | 3000 |
表3 在线规划仿真参数
Table 3 Online planning simulation parameters
仿真参数 | 数值 |
---|---|
无人机1初始位置/m | P1=[ ] |
无人机2初始位置/m | P2=[ ] |
无人机3初始位置/m | P3=[ ] |
目标初始位置/m | PT=[ ] |
无人机初始速度/(m·s-1) | 30 |
目标速度大小/(m·s-1) | 30 |
无人机速度范围/(m·s-1) | [20,40] |
加速度范围/(m·s-2) | [-1,1] |
视线角范围/(°) | -15≤λ≤15 |
最大通信距离/m | 3000 |
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