[发明专利]多条闭合路径引导下空中多智能体分布式相位调控与目标跟踪方法

权利要求书

1.一种多条闭合路径引导下空中多智能体分布式相位调控与目标跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：

a)针对大尺度空间场景下的区域/静止目标高效、快速探测与监视需求，确定空中智能体数量、期望的多圆轨道半径、期望的环绕相位角间距、期望的环绕角速度、主从式通信拓扑关系；

b)根据步骤a)得到的通信拓扑关系，基于信息一致性原理，建立基于相邻空中智能体信息交互的分布式观测器，以实现对目标位置的渐近无偏一致估计；

c)结合步骤a)和b)得到的结果，对照目标位置估计和空中智能体的相对几何，计算空中智能体与目标位置估计之间的视线角、空中智能体与目标位置估计连线方向上的单位向量、空中智能体与目标位置估计连线正交方向上的单位向量；通过在径向通道引入相对距离误差反馈，切向通道引入基于环绕相位角间距的协同误差，构建多条闭合路径引导下空中多智能体分布式相位调控与目标跟踪方法；

d)根据步骤c)得到的结果，基于矢量合成和比例微分控制原理，导出空中多智能体的期望线速度和航向角速度。

2.根据权利要求1所述的一种多条闭合路径引导下空中多智能体分布式相位调控与目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤a)具体如下：

针对大尺度空间场景下的区域/静止目标高效、快速探测与监视需求，确定空中智能体数量N、期望的多圆轨道半径期望的环绕相位角间距期望的环绕角速度描述主从式通信拓扑关系的有向图邻接矩阵A＝[a_ij]_N×N和B＝diag{b_i}；其中，a_ij为空中智能体间的通信权重系数，若a_ij＝1，说明空中智能体i可以接受到空中智能体j的信息，否则，a_ij＝0；b_i为空中智能体i与目标之间的通信权重系数，若b_i＝1，说明空中智能体i能访问并获得目标位置，否则，b_i＝0。

3.根据权利要求1所述的一种多条闭合路径引导下空中多智能体分布式相位调控与目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤b)具体如下：

根据步骤a)确定的通信拓扑关系，基于信息一致性原理，建立基于相邻空中智能体信息交互的分布式观测器

其中，为空中智能体i对目标位置的估计值，为空中智能体j对目标位置的估计值，P_s＝[x_s,y_s]^T为目标的实际位置，g₁和g₂是正的控制增益。

4.根据权利要求1所述的一种多条闭合路径引导下空中多智能体分布式相位调控与目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤c)具体如下：

c1)结合步骤a)和b)得到的结果，对照目标位置估计和空中智能体的相对几何，计算空中智能体i与目标位置估计的视线角θ_i(t)：

其中，P_i(t)＝[x_i(t),y_i(t)]^T为空中智能体i在惯性系下的位置；

接下来，计算空中智能体i与目标位置估计连线方向上的单位向量α_i(t)和正交方向上的单位向量β_i(t)：

其中，为由空中智能体i指向目标位置估计的向量，矩阵

c2)结合步骤a)所确定的相邻空中智能体通信关系，构建基于相位角间距的协同误差

c3)通过在径向通道引入相对距离误差反馈，切向通道引入基于环绕相位角间距的协同误差，形成多条闭合路径引导下空中智能体i分布式相位调控与目标跟踪控制律：

其中，为空中智能体i与目标位置估计间的距离，k₁为正的相对距离误差增益，为带饱和算子的协同误差项，h₀＞0是控制增益；u_i(t)＝[u_ix(t),u_iy(t)]^T，u_ix(t)和u_iy(t)分别为控制律u_i(t)在惯性系下沿着x轴和y轴的速度分量。

5.根据权利要求1所述的一种多条闭合路径引导下空中多智能体分布式相位调控与目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤d)具体如下：

根据步骤c)得到的结果，基于矢量合成原理，生成空中智能体i的线速度指令v_i(t)和航向角指令ψ_di(t)，再基于比例微分控制原理，导出空中智能体i的航向角速度指令ω_i(t)：

其中，k₂＞0为航向角误差增益。