北航王英勛教授團隊在《航空學報》發表封面文章:面向多目標跟蹤的集群無人機自組織共識決策方法

北航新聞網8月20日電（通訊員 易智恒）日前，北京航空航天大學無人系統研究院王英勛教授團隊在《航空學報》期刊發表了封面文章，題為《面向多目標跟蹤的集群無人機自組織共識決策方法》。提出了集群無人機自組織共識決策方法，將集群成員間的信息交互與共識、目標分配決策緊密耦合，確保各無人機對任務態勢形成共識，動態決策每架無人機的最優跟蹤對象，實現集群的自組織分組、各分組規模的靈活動態調整，增強了無人機集群在多目標跟蹤任務下的自組織協同能力。論文由趙江、皮明豪、田栢苓、池沛和王英勛共同完成，王英勛教授為團隊帶頭人，池沛教授為通信作者。

無人集群在公共安全、災害救援、交通管理等眾多領域扮演著重要角色。在應急救援中的目標搜尋等復雜應用場景中，存在著分散且快速變化的任務或目標，單一無人集群往往難以勝任這種任務需求，因此需進行目標分配與集群分組。現有關于目標分配方法的研究通常采取理想化假設，面臨著決策響應慢、難以實時協同分工、對通信延遲和距離敏感等痛點，無法有效應對多目標動態變化場景下對于多目標的追蹤問題。

針對現有集群無人機目標分配方法在實時協同決策與調配方面的不足，本文提出了一種面向多目標跟蹤的集群無人機自組織共識決策方法。該方法基于分布式架構，通過集群內部的信息動態共享，實現無人機個體間的信息共識和基于信息共識的自主協同決策。整體架構包括3大關鍵模塊：集群信息共識、集群協同決策與集群目標跟蹤控制。

集群無人機共識決策方法架構圖

本文提出的方法可在目標跟蹤過程中實現動態目標分配決策，可根據各目標的逃逸風險大小確定為各目標分配的無人機數目。在MATLAB仿真環境中，模擬由12架無人機組成的集群對3個地面移動目標進行跟蹤。

集群無人機與目標軌跡

集群分組狀態

研究結果表明，所提出的共識決策方法可在多目標分離運動的場景下實現集群的自組織分組，適用于集群無人機跟蹤多個分散運動目標的場景。算法對目標的機動以及條件參數的變化具有適應性，共識決策機制在其能力邊界內可保持無差率在0.9左右。

通信距離對共識決策性能指標的影響和通信時延對共識決策性能指標的影響

共識決策周期對共識決策性能指標的影響和接收時間閾值對共識決策性能指標的影響

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

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