ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA >
A multi⁃UAVs and multi⁃USVs formation cooperative mechanism based on leader⁃follower strategy
Received date: 2023-10-30
Revised date: 2023-11-21
Accepted date: 2023-12-15
Online published: 2023-12-25
Supported by
National Natural Science Foundation of China(U2141229)
As the unmanned system technology continues to advance， the issue of cross-domain cooperation in unmanned cluster systems has become a research hotspot. To address the problem of front-end cooperative navigation of multi-Unmanned Aerial Vehicles （UAVs） and multi-Unmanned Surface Vehicles （USVs） in a sea-air cooperation scenario， this paper conducts research on the multi-UAVs and multi-USVs formation cooperation mechanism based on the hierarchical leader-follower strategy. A motion model for cross-domain cluster formation is established to describe the leader-follower relationships among various entities within the cross-domain cluster system. Regarding the cooperative trajectory planning problem for the Leader-UAV and Leader-USV， a trajectory cost function considering multiple constraints is formulated based on the established double-layer grid map model. The improved genetic algorithm is employed for optimization. In the context of cross-domain cluster formation cooperative motion control， heterogeneous formation controllers for the leader-UAV and leader-USV and homogeneous formation motion controllers are designed based on the hierarchical leader-follower formation strategy. Parameter tuning is performed for the homogeneous formation motion controller using the fuzzy controller. Simulation experiments validate the effectiveness of the proposed cross-domain cooperative mechanism for multi-UAVs and multi-USVs.
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