张夏1,王景璟1,赵国栋1,蒙志君2
摘要: 面向低空智能网联系统中的低空动态感知与协同控制需求,针对无人机集群在未知障碍环境下对动态目标的持续跟踪任务,现有方法在面临密集障碍物遮挡或目标主动摆脱时,容易因局部观测缺失与通信受限发生目标失锁。为此,本文提出了一种基于无人机集群互联的“协同估计—分布式规划—失锁重捕”一体化编队追踪方法。首先,在协同感知与状态估计层,应用了基于高斯混合模型压缩通信的分布式粒子滤波框架,各无人机节点通过低带宽交流参数统计量与共识迭代,实现对目标状态后验分布的一致估计。其次,在规划与控制层,引入虚拟刚体坐标系描述编队构型,将跟踪与避障需求统一纳入前端动力学搜索与基于MINCO曲线的软约束轨迹优化中,并结合执行端检查形成“搜索—优化—执行”三级安全机制。最后,针对目标失锁工况,设计了一种分布式前沿搜索重捕策略:在观测丢失时停止常规滤波并继承历史粒子,融合局部负观测与障碍物信息,通过网络节点间的共识交互全局削弱无效区域的粒子权重,进而提取前沿热点并分配搜索方向承诺,驱动集群快速协同组网找回目标。多场景仿真实验表明,该方法在应对复杂障碍遮挡、目标摆脱机动等情况时,展现出较好的持续跟踪性能、编队维持能力与失锁重捕效果。