收 稿日期： ２０２１ － １ ２ － ２ ２基金项目：国家自然科学基金资助项目（ １２０７５１５８ ）；辽宁省科技厅自然科学基金指导计划项目（２０１９ － Ｚ Ｄ － ０ ４８０ ）；沈阳市中青年科技创新人才支持计划项目（ ＲＣ２００３３４ ）。作者简介：申 海（ １９７６ —），女，山东日照人，沈阳师范大学教授，博士；通信作者：于长敏（ １９９７ —），女，黑龙江安达人，沈阳师范大学在读硕士研究生。第 ４ ０ 卷 第 ２ 期２０２２ 年 ４ 月沈阳师范大学学报（自然科学版）Ｊ ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓ ｈｅｎｙａｎｇ Ｎ ｏｒｍａｌ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ （ Ｎ ａｔｕｒａｌ Ｓ ｃｉｅｎｃｅ Ｅ ｄｉｔｉｏｎ ）Ｖ ｏｌ．４０Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０２２文 章编号： １６７３ － ５ ８６２ （ ２０２２ ） ０２ － ０ １３３ － ０ ８无人机集群协同飞行算法申 海，于 长敏，林雨奇（沈阳师范大学 物理科学与技术学院，沈阳 １１００３４ ）摘 要：在现代战争中，由于单架无人机完成任务有限，无人机集群系统...
收 稿日期： ２０２１ － １ ２ － ２ ２基金项目：国家自然科学基金资助项目（ １２０７５１５８ ）；辽宁省科技厅自然科学基金指导计划项目（２０１９ － Ｚ Ｄ － ０ ４８０ ）；沈阳市中青年科技创新人才支持计划项目（ ＲＣ２００３３４ ）。作者简介：申 海（ １９７６ ），女，山东日照人，沈阳师范大学教授，博士；通信作者：于长敏（ １９９７ ），女，黑龙江安达人，沈阳师范大学在读硕士研究生。第 ４ ０ 卷 第 ２ 期２０２２ 年 ４ 月沈阳师范大学学报（自然科学版）Ｊ ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓ ｈｅｎｙａｎｇ Ｎ ｏｒｍａｌ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ （ Ｎ ａｔｕｒａｌ Ｓ ｃｉｅｎｃｅ Ｅ ｄｉｔｉｏｎ ）Ｖ ｏｌ．４０Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０２２文 章编号： １６７３ － ５ ８６２ （ ２０２２ ） ０２ － ０ １３３ － ０ ８无人机集群协同飞行算法申 海，于 长敏，林雨奇（沈阳师范大学 物理科学与技术学院，沈阳 １１００３４ ）摘 要：在现代战争中，由于单架无人机完成任务有限，无人机集群系统应运而生。如何在拥挤的低空领域中实现无人机集群协同飞行且避障是无人机集群系统需要解决的重要问题之一。针对这一问题，设计了可实现无人机集群协同飞行且在飞行中实现障碍物避障的算法，该算法基于无人机编队中的长机 － 僚机法及集群智能的粒 子群算法，实现了无人机集群协同飞行，同时采用人工势场法实现障碍物避障。将 １ 架长机与 ４ 架僚机协同飞行进行仿真测试，通过飞行运动轨迹图和无人机分布测试结果观测出，算法满足在静态环境条件下，无人机集群在长机带领下实现集群协同飞行，并自主规避障碍物，且所有无人机均可到达飞行终点，验证了算法具有正确性和鲁棒性。关 键 词：无人机集群；粒子群算法；长机 － 僚 机法；人工势场法；协同飞行中图分类号： Ｖ２７９ ； Ｖ２４９ 文献标志码： Ａｄｏｉ ： １０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ － ５ ８６２．２０２２．０２．００７Ｕ ＡＶｓｗａｒｍｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｆｌｉｇｈｔａｌｇｏｒｉｔｈｍＳ ＨＥＮ Ｈ ａｉ ， Ｙ Ｕ Ｃ ｈａｎｇｍｉｎ ， Ｌ ＩＮ Ｙ ｕｑｉ（ Ｃ ｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ ＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００３４ ， Ｃｈｉｎａ ）Ａ ｂｓｔｒａｃｔ ： Ｉ ｎｔｈｅｍｏｄｅｒｎｗａｒ ， ｄｕｅｔｏｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｔａｓｋｏｆａｓｉｎｇｌｅＵＡＶ ， ｔｈｅＵＡＶｓｗａｍｓｙｓｔｅｍｅｍｅｒｇｅｓａｓｔｈｅｔｉｍｅｓｒｅｑｕｉｒｅ．Ｉｎｌｏｗａｌｔｉｔｕｄｅａｒｅａ ， ｈｏｗｔｏａｃｈｉｅｖｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｆｌｉｇｈｔａｎｄｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎＵＡＶｓｗａｒｍｓｙｓｔｅｍ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｈｉｃｈｃａｎｒｅａｌｉｚｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｆｌｉｇｈｔａｎｄｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅｏｆｍｕｌｔｉ －Ｕ ＡＶｓｆｌｉｇｈｔ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ ， ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ （ ＰＳＯ ） ａｎｄｔｈｅＬｅａｄｅｒ － Ｆ ｏｌｌｏｗｅｒｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｆｌｉｇｈｔ ， ａｎｄｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｉｅｌｄｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏａｖｏｉｄｏｂｓｔａｃｌｅｓ．Ｏｎｅｌｅａｄｅｒａｎｄｆｏｕｒｆｏｌｌｏｗｅｒｓｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｆｌｉｇｈｔａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｔｅｓｔｅｄ ， ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｆｌｉｇｈｔｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｄｉａｇｒａｍａｎｄｔｈｅＵＡＶｌｏｃａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍ ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈａｔｕｎｄｅｒｓｔａｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ， ｔｈｅＵＡＶｓｗａｒｍｃａｎａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌｙｃｏｍｐｌｅｔｅｃｏｍｐｌｅｘｔａｓｋ ，PG电子官方平台 ｕｎｄｅｒｔｈｅｌｅａｄｅｒｓｈｉｐ ｏｆｔｈｅｌｅａｄｅｒ ， ＵＡＶｓｗａｒｍｃａｎａｃｈｉｅｖｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｆｌｉｇｈｔ ， ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌｙ ａｖｏｉｄｏｂｓｔａｃｌｅｓ ， ａｎｄａｌｌＵＡＶｃａｎｒｅａｃｈｔｈｅｆｌｉｇｈｔｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ， ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ： Ｕ ＡＶｓｗａｒｍ ； ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ； ｌｅａｄｅｒ － ｆ ｏｌｌｏｗｅｒ ； ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｉｅｌｄ ；ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｆｌｉｇｈｔ０ 引 言随 着无人机技术的蓬勃发展，单架无人机已经不能满足军用及民用的需求。基于生物行为的研究涌现出众多集群智能算法，由集群智能引发的无人机集群系统恰好可弥补该不足。无人机集群除了具有数量上的优势外，还具有成本低、灵活性好和鲁棒性强等特点。目前，生物集群智能算法是无人机集群协同
