面向頻譜測繪任務的多無人機協同航跡規劃方法

白云鵬 林志鵬 段洪濤 蘭天旭 范振雄 李 婕 朱秋明

（1.南京航空航天大學，電磁頻譜空間認知動態系統工業與信息化部重點實驗室，江蘇南京 211100；2.國家無線電監測中心，北京 100144）

1 引言

電磁頻譜作為一種重要的國家戰略資源，關乎國家信息化發展戰略和信息化戰爭優勢的確立。隨著用戶的增加，電磁頻譜資源日益緊缺，用頻矛盾日趨尖銳。為了有效利用頻譜資源，加強對非法用頻的管控，需要構建精確的電磁頻譜地圖［1］。

傳統的電磁頻譜地圖測繪是在區域內隨機放置傳感器，基于傳感器采集到的離散數據通過補全算法進行頻譜地圖重構［2-3］。然而，對于部分不便于放置固定傳感器的場景，需要采用動態采集的方法完成頻譜測繪。無人機因為其機動性在采集數據及測量方面有很強的優勢［4-10］，文獻［11-12］使用無人機飛行采集頻譜數據，進而完成了頻譜地圖的構建。

然而隨著測繪區域的增大以及測繪時間的限制，對于無人機數量的需求越來越大。相較于單架無人機，多無人機系統具有更好的容錯性/魯棒性，可以在某架無人機發生故障時繼續完成任務。同時，通過無人機之間的信息交流，能夠進一步提高完成任務的效率［13］。多機協同航跡規劃是在給定環境下，規劃出一條或多條滿足各種約束條件和協同條件的安全無碰撞的航跡［14］。目前已有多種航跡規劃算法用于實現不同的航跡規劃目標。文獻［15］和［16］提出了一種基于人工勢場的無人機航跡規劃方法，假設無人機在勢場的作用下運動，進而避免無人機發生碰撞。……