编队(无人机编队飞行应用了哪些技术？实现有什么困难？)

谢邬老师邀请。

=补一句=============================================

搞集群编队什么的，不整个十架八架怎么行……还十架八架rtk啊vicon啊的……没有研发损耗扛着谁耗得起啊……

话说我们居然楼上楼下都认识…

===================================================

编队飞行的多台空中机器人，可以理解为一台巨大的弱关联的变形机器人来讨论，就是一堆单机组成一个大的单机，这个大的单机可以变形。

-part 1-----------------------------------------------------------------------------------------

叙述无人机的编队，应该同载人飞机进行对比进行思考。载人飞机的人眼大闭环编队飞行已经发展的炉火纯青，具体可以参考各大电影军事论坛飞行表演队什么的，尤其是战斗民族的“勇士”飞行表演队，重型空优战斗机密集编队做特级，每一次看到（视频）都让人热血沸腾。

载人飞机编队飞行时，通常采用的是长僚关系，主要的决定因素在于在有扰动的环境下，长机的飞行状态，速度，攻角等，僚机的飞行状态，飞行员的决策与飞行员人眼大闭环的反馈控制。也就是说通常状态是，（全天候），（训练有素的）飞行员驾驶（贵的不行的）长机按照预先（用对讲机）约定好的航线稳定飞行，僚机飞行员按照（用对讲机）约定好的相对位置，（机智地）操作飞机保持（时变或是时不变同步）飞行。

对比来看载人飞机的编队对应无人机，或者说是空中机器人的编队飞行的几个points：

1.全天候：有扰动的环境，这需要空中机器人编队飞行的整个系统适应外界扰动，从徐徐的微风到熊孩子和大妈。这一条是衡量无人机编队是否是玩具级的最重要指标，实验室级条件下的swarm也是在实验室环境下尽量降低环境扰动完成的。

2.训练有素的：出色的飞控，鲁棒的算法，与飞机机械平台有相当好的适应，选择得当的参数，能够有一定的适应扰动的能力；好的点镇定、轨迹追踪和跟踪算法，能够比较快和稳定的改变状态，尤其是在位置环上。

3.贵的不行的：飞行平台有良好的机械结构、气动设计，靠谱的动力系统，有按照飞控要求改变状态的机械能力，对于固定翼来说通常表示与飞控相适应的静稳定欲度，对于旋翼来说就是高效率的控制能力。

4.长僚机：飞行逻辑，飞行逻辑是编队这件事的重要部分之一；

5.用对讲机：机器人间交互，这也是衡量无人机编队是否是玩具级的最重要指标，没有交互的编队。。。（实在不知道怎么形容）

6.约定好：实际的编队总是要装订一个任务的，相当于是到达某个地方，载入一条航线，追踪一个物体这样的任务规划。没有任务装订就编队完全是为了编队而编队了（旁边小伙伴说为了编队而编队也相当于是给编队的机器人装订了一个任务，给跪了）。

7.机智地：这一条相对于空中机器人，主要是在于相互追踪时的壁障，对外界障碍的躲避，以及对于不同的，携带不同传感器的空中机器人的即时编队，涉及到相互传感和预测等。

8.时变或是时不变同步：写着写着混起来了。。。其实就是根据装订的任务和实际的环境在线的调整编队队形，实现时变编队。

ps：小伙伴说这样就是在胡扯，让搞点有意思的。。

-part 2-----------------------------------------------------------------------------------------

来几个编队空中机器人的图。。。审美炸不喜勿喷。。。

湖北易瓦特，2333，飞出SZ也是要水平的。深圳打造“无人机之都”110余家企业倾力助阵--深圳频道--人民网

MIT避障那飞机。MIT新型无人机可高速自主避障

完成方式：前一架自动，后一架人控，特例拉出来说说

ETH的。TED运动捕捉技术与无人机vicon大法，精心设计的控制算法

ps 1：首先需要移除第一个图片那个，一人控一台的集群只要飞行平台。。。

ps 2：移除一个发射机对频到很多接收机一人控多个的情况。。。

闭环空中机器人编队飞行的问题说到底就是移动机器人的问题。

核心就是 定位！定位！定位！

因为编队只是一个行为，编队这个行为和背后的任务耦合之后又会产生很多矛盾需要权衡。

在机器人Hierarchial architecture中，主要属于执行级和协调级。

分解到机器人的关键问题，就是这几个：location，planning，tracking，dispatch。

在移动上，分成点镇定编队，路径跟踪编队和轨迹跟踪编队。

自主的全分布空中机器人编队飞行的问题实践起来就是：

地面站（无差别）向空中机器人装订（相同）任务，机器人接收任务，生成（静态或动态）群总体移动轨迹，无序（同质或异质）空中机器人开始建立交互通信，开始自主编队，编队飞行，群避障，地面站监测状态。

完成下面这几个条件才能算是一套完整的空中机器人编队：机器人异质；地面站向每一台机器人装订任务时发送的消息是相同的；机器人之间进行交互通信；控制层面同质化，弱化主僚机拓扑，机器人之间的异质关系在传感层面和规划层面表现；飞行过程中地面站不参与控制。

-part 3----------------------------------------------------------------------------------------

首先需要一个有SDK的无人机平台，这个现在主流一点有代表性的就三波咯，

dji，asctec和3DR，对应的产品主要是 Matrice 100，Pelican，当然还有parrot的ARdrone什么的，不过parrot现在社区比较冷清了。

dji Matrice 100

asctec Pelican

在平台的基础上，再来说闭环空中机器人编队飞行的问题：location，planning，tracking。

location，

定位问题是现在规模化编队集群无法走出实验室的拦路虎，按照实际的导航与制导分成绝对定位与相对定位两个问题。