系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (3): 796-805.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.03.25

• 制导、导航与控制 • 上一篇    下一篇

基于图Laplacian的多机编队目标跟踪方法

张毅1(), 方国伟2(), 杨秀霞2()   

  1. 1. 海军航空大学航空作战勤务学院, 山东 烟台 264001
    2. 海军航空大学岸防兵学院, 山东 烟台 264001
  • 收稿日期:2020-02-27 出版日期:2021-03-01 发布日期:2021-03-16
  • 作者简介:张毅(1971-), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为飞行器导航、制导与控制。E-mail:changyee@tom.com|方国伟(1996-), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为飞行器导航、制导与控制。E-mail:18153505884@163.com|杨秀霞(1975-), 女, 教授, 博士, 主要研究方向为飞行器智能控制及制导。E-mail:yangxiuxia@126.com
  • 基金资助:
    总装预研基金(6142055040203)

Target tracking method for UAVs formation based on graph Laplacian

Yi ZHANG1(), Guowei FANG2(), Xiuxia YANG2()   

  1. 1. College of Aviation Combat Service, Naval Aviation University, Yantai 264001, China
    2. College of Coastal Defence, Naval Aviation University, Yantai 264001, China
  • Received:2020-02-27 Online:2021-03-01 Published:2021-03-16

摘要:

针对多无人机目标跟踪问题中存在的相位协同时间长和跟踪目标速度受限问题, 基于图Laplacian方法提出一种分布式多机编队目标跟踪算法。首先, 将无人机编队队形控制问题转换为基于旋转、缩放和平移的运动参数组设计问题, 并通过设计编队控制律, 实现动态编队队形的精准生成与变换。其次, 将此编队队形控制方法应用到目标跟踪问题上, 通过分析不同目标速度下的跟踪情况建立相应的跟踪模型, 实现无人机编队对目标进行快速协同跟踪, 并克服跟踪目标速度限制问题。最后, 仿真结果验证了所提方法的有效性和优势。

关键词: 多无人机, 目标跟踪, 编队控制, 图Laplacian

Abstract:

Aiming at the problem of long phase coordination time and limited target speed in multiple unmanned aerial vehicles (UAVs) target tracking, this paper presents a distributed UAV formation target tracking algorithm based on the graph Laplacian method. Firstly, the UAV formation control problem is transformed into the design problem of moving parameter group based on rotation, scaling and translation. And through the design of formation control law, the accurate generation of dynamic formation is realized. Secondly, the formation control method is applied to the target tracking problem. By analyzing the tracking situation under different target speeds and establishing the corresponding tracking model, the problem of tracking target speed limit is overcome, and the UAV formation can co-track the target quickly. Finally, the simulation results verify the effectiveness and advantages of the designed method.

Key words: multiple unmanned aerial vehicle (UAV), target tracking, formation control, graphical Laplacian

中图分类号: