基于领航–跟随策略的多智能体协同目标定位

摘要

本文针对平面内多智能体系统协同目标定位问题，提出了一种基于分布式目标估计的领航–跟随控制策略.现有方法多依赖复杂的几何分析或精确的距离测量，限制了其在复杂环境下的应用.基于此，本文设计了一种新型分布式目标估计器，适用于任意部署的静止智能体与目标.不失一般性，假设两个领航者能观测到目标，且它们与目标三者不共线.虽然该假设隐含地确定了目标的位置，但该位置对于所有智能体均是未知的.与常见的协同控制器不同，目标估计器不仅需要各个智能体的目标估计值一致，还必须收敛到目标位置.因此，本文提出的估计器通过引入投影矩阵，将领航智能体获取的局部方位角信息嵌入分布式估计算法.该操作使得领航者对目标的估计沿视线方向收敛于目标位置.基于此，系统无需进行任何距离测量，仅利用两个方位角即可驱动所有智能体对目标位置的估计实现指数收敛，从而实现了简单信息条件下的全局定位.此外，投影矩阵因其半正定的特性增加了理论分析的困难，缩放因子的引入保证了协同控制算法的收敛性，并基于缩放因子提供了量化参数，在一定程度上量化了协同控制算法的收敛速度.最后，本文给出了数值仿真结果，以验证所提出的基于领航-跟随的分布式协同控制策略的有效性.

关键词

多智能体系统 / 分布式协同控制 / 协同定位 / 目标估计器 / 目标方向信息

基金资助

国家自然科学基金资助项目（62403100）; 辽宁省自然科学基金资助项目（2024-BSBA-07）