大规模UAV编队信息交互拓扑的分级分布式生成

作     者：董文奇 何锋 DONG Wenqi;HE Feng

作者机构：北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083 

基　　金：国家自然科学基金(62071023) 装备预研领域基金(61403120404) 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2021年第42卷第6期

页      码：441-451页

摘      要：UAV编队信息交互拓扑的优化设计是保证UAV编队安全性和任务执行高效性的重要基础。目前队形保持下UAV编队信息交互拓扑生成算法局限于小规模编队,且优化目标单一。针对这一问题,采用了分级分簇结构扩展信息交互拓扑层级,以满足大规模场景,同时以提高编队续航能力和减少编队总通信代价为组合优化目标,提出了基于最小树形图的分级分布式领航-跟随者编队信息交互拓扑生成算法,并通过OMNeT++进行了仿真验证。实验结果表明在考虑位置误差传递迭代时,分级分布式领航-跟随者编队的总通信代价明显低于传统领航-跟随者编队,且通过周期性更新簇首,网络能耗更加均衡,提高了编队续航能力;在80架UAV编队规模下,分级分布式领航-跟随者编队生成算法能够在0.3s内求解完成,相比于传统领航-跟随者编队算法,求解效率提高了约2.5倍;在100架UAV编队规模下,分级分布式领航-跟随者编队生成算法能够在0.4s内求解完成,而传统领航-跟随者编队由于位置误差的传递迭代已不能保持原有队形。

主 题 词：无人机编队 信息交互拓扑 分级分簇 队形保持 领航-跟随者 

学科分类：0711[理学-心理学类] 07[理学] 08[工学] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0704[理学-天文学类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 071102[071102] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2020.24380

馆 藏 号：203103978...