A formation maintenance and reconstruction method of UAV swarm based on distributed control

Fu Xiaowei; Pan Jing; Wang Haixiang; Gao Xiaoguang

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A formation maintenance and reconstruction method of UAV swarm based on distributed control

机译：基于分布式控制的UAV群的形成维护与重建方法

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This paper studies the problem of formation maintenance and reconstruction of UAV swarm without obstacles firstly. By designing the position and speed consistency control law between UAVs, each UAV and the virtual leader, the swarm formation control and maintenance is realized. By changing the relative positional relationship between each UAV and the virtual leader, the swarm formation transformation is realized. Secondly, the problem of formation maintenance and reconstruction of UAV swarm with obstacle avoidance is studied. A collision prediction mechanism is introduced to determine whether each UAV needs to avoid obstacles or not. Then, on the basis of the above control law, the artificial potential field method is combined to realize the swarm formation control and maintenance with obstacle avoidance. The disadvantage of the swarm formation transformation method is the position of each UAV in the target formation is preset, so CBBA is used to allocate the positions from the initial formation to the target formation to realize flexible and effective formation transformation. The simulation results show that the UAV swarm can generate, maintain and reconstruct the desired formation in a real-time distributed manner while avoiding obstacles effectively. (c) 2020 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

机译：本文研究了无障碍的无人机群的形成维护与重建问题。通过设计无人机，每个UAV和虚拟领导者之间的位置和速度一致性控制法，实现了群体形成控制和维护。通过改变每个UAV和虚拟领导者之间的相对位置关系，实现了群体形成变换。其次，研究了与避免避免避免避免避免UAV群的形成维护和重建的问题。引入碰撞预测机制来确定每个UAV是否需要避免障碍物。然后，在上述控制法的基础上，组合人工潜在场方法以实现避免障碍物的群体形成控制和维护。 Swarm形成变换方法的缺点是每个UAV在目标形成中的位置预设，因此CBBA用于将从初始形成的位置分配给目标形成，以实现灵活和有效的形成变换。仿真结果表明，UAV群可以以实时分布方式产生，维护和重建所需的形成，同时有效地避免障碍。（c）2020 Elsevier Masson SAS。版权所有。

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来源
《Aerospace science and technology》 |2020年第9期|105981.1-105981.10|共10页
作者
Fu Xiaowei; Pan Jing; Wang Haixiang; Gao Xiaoguang;
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作者单位

Northwestern Polytech Univ Sch Elect & Informat Xian 710129 Peoples R China;

Northwestern Polytech Univ Sch Elect & Informat Xian 710129 Peoples R China;

Northwestern Polytech Univ Sch Elect & Informat Xian 710129 Peoples R China;

Northwestern Polytech Univ Sch Elect & Informat Xian 710129 Peoples R China;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
UAV swarm; Distributed control; Formation maintenance and transformation; Obstacle avoidance;

机译：UAV群;分布式控制;形成维护和转型;避免障碍;

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