基于任务管理的多无人机协同控制与实现

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无人机在人们的生活中占据着越来越重要的地位,而随着无人机在商业和军事上的运用,更是推动了无人机快速的发展。在不同的领域,无人机面临的任务是不同的。由于环境越来越复杂,无人机需要执行的任务的复杂性也在不断地增加。在现有的无人机的控制技术中主要有两种控制方式:遥感控制和自主飞行。遥感控制方式是人为控制并监视无人机的行动,完成相应的任务。自主飞行是提前规划好无人机的任务,无人机自行完成。为了适应不同的任务和复杂的环境,无人机被要求具备一定的自主性。任务规划采取自主飞行的控制方式,提前规划好无人机需要完成的动作,在无人机运行过程中监视无人机的行动以达到完成任务的目的。任务规划具有如下的几大优点:(1)提高无人机的自主性。(2)减少人力资源,节约成本。(3)简化执行任务的复杂性。任务规划可以为无人机执行任务和适应复杂的环境方面带来极大的便利性。现有的任务规划平台只能适应较为简单的任务和环境,并且在协同任务上具有极大的限制性。为了无人机可以用任务规划的方式完成协同任务,我们调研了大部分的任务规划平台,决定采用Aerostack平台作为我们开发的基础,在其基础上重新设计相关的架构,完成协同相关的模块。本文以Aerostack架构为基础,从以下的两个方面展开研究:(1)在Aerostack的基础上设计了协同任务的架构由于现有的平台在完成无人机的协同任务上都有一定的缺陷性,Aerostack平台支持开源,架构重建,模块化等优点,所以被选为我们开发的平台。在协同任务的架构中,我们分析了现有平台的不足等问题,重新设计了相关的架构,增加了功能性模块,使得无人机之间的协同可以通过架构中提供的任务管理模块快速地完成开发和部署等工作。(2)用无人机协同对抗组网雷达案例验证系统的完备性,并提出协同算法为了验证架构的正确性和可行性,我们采用无人机协同任务对抗组网雷达作为案例验证系统。在无人机协同中有航迹交叉,航迹中断等问题。我们基于kd平衡树算法,提出无人机在协同过程中相关问题的解决方案。最后本文实现架构的原型系统,在功能性和可行性方面进行了相关的验证。并将无人机协同对抗雷达组网算法中规划出来的航迹等变为TML任务规划文件,加载到系统中完成验证等工作。
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