基于博弈論的異構無人集群協(xié)同編隊避障控制

摘要：針對多無人機、無人車異構無人集群系統(tǒng)編隊避障控制問題，對其利用博弈論方法進行了研究。不同于目前大多數(shù)只考慮群體編隊目標的多智能體編隊控制方案，允許每個智能體都具有個體目標，其中個體目標包含個體跟蹤目標和避障目標。使異構無人集群系統(tǒng)在完成協(xié)同編隊的同時，每個智能體還需根據(jù)其自身利益跟蹤目標點并實時避障。由于智能體的個體目標和群體目標之間可能會產(chǎn)生沖突，將異構無人集群編隊問題轉(zhuǎn)化為智能體之間的非合作博弈問題。通過在代價函數(shù)中加入基于人工勢場函數(shù)設計的避障項實現(xiàn)實時避障，并基于尋求納什均衡方法設計了控制器，使異構無人集群系統(tǒng)可實現(xiàn)個體目標和群體目標平衡的編隊模式。最后通過仿真實驗驗證了理論結果的正確性。采用該方法可使異構無人集群系統(tǒng)實現(xiàn)編隊運動并實時避障。

關鍵詞：異構集群；編隊控制；避障；博弈論；人工勢場

中圖分類號：TP29：V249 文獻標志碼：A

0 引言

異構無人集群指由具有不同模型、不同狀態(tài)維數(shù)的智能體組成的集群系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包含多種不同模型、不同功能的智能體，使系統(tǒng)可擴展性更高，可執(zhí)行任務更多樣化。異構無人系統(tǒng)已經(jīng)在民用及軍用多領域中得到了廣泛應用，例如空地協(xié)同目標跟蹤、作戰(zhàn)、異構無人集群智能配送等。異構無人集群因其具有不同的模型和狀態(tài)維數(shù)，相對同構無人集群具有重要的研究意義及應用價值，并已經(jīng)得到了相應的研究與應用結果。……