无人机集群编队自主协同控制方法综述

自主协同控制是实现无人机集群高效协同编队的一种主流控制方法，属于当前无人机控制领域的研究热点和 难点。论文首先从两类无人机集群编队自主协同控制主流类型切入。然后，重点对集中式控制类型中的领航者-跟随者法、 虚拟结构法，和分布式控制类型中的人工势场法、行为法、一致性理论法、深度强化学习法等典型方法的基本思想、特点和最 新研究进展进行了对比分析。最后，对无人机集群编队自主协同控制方法的发展趋势进行展望，以期为后续研究提供参考。

无人机凭借其成本低、适应性强、灵活性高等 优点得到广泛应用，随着应用领域不断扩展，无人 机执行任务的难度和复杂度也日益增加［1］ 。为此， 科研工作者将目光投向了无人机集群领域。无人 机集群［2］ 是指将多个无人机按照一定的结构、模式 进行组合，通过协调控制使其具备群体自主感知、 自主决策和自主行动能力［3］ ，能够完成单一无人机 难以完成的任务，如战场渗透［4］ 、远程侦察［5］ 、电子 干扰［6］ 等。无人机集群编队控制是集群实现整体 效能最优化的重要基础。目前，在实际应用中主要 的两种控制方法是：一种是依据控制目标任务提前 设计固定控制策略，集群内各个无人机按照预先设 计的控制策略进行编队；另一种是通过远程遥控实 时发送控制指令，集群内无人机按照指令实现无人 机集群编队。这两种控制方法都较为成熟，但难以 满足无人机集群在场景复杂导致的环境不确定、局 部可观导致的信息不完全、状况突发导致的响应强 实时等新领域应用发展中的需要。所以，亟需探索 一种适应新领域应用场景的无人机集群编队控制方法。

随着智能控制的不断发展，自主协同控制的方 法打破了这一瓶颈，该方法是通过集群内无人机之 间的协同感知、自主决策、相互配合，求得目标任务 的最优解，能够有效提高无人机集群编队控制的自 主性，充分发挥集群内无人机之间的协作能力，实 现“1+1>2”的效果。为此，探索无人机集群编队的 自主协同控制方法，实现自主灵活高效的无人机集 群编队控制，对进一步提高无人机集群执行复杂高 难度任务的能力，拓展加深其应用领域，具有十分 重要的学术研究价值和现实应用意义。