Cooperative Nonlinear Guidance Strategies for Guaranteed Pursuit-Evasion

要約

この論文は、追跡者、回避者、防御者の 3 つのエージェントが関与する追跡回避問題を扱います。
私たちは、回避者と防御者のチームのための協力的な誘導法則を開発し、追跡者が回避者の近くに到達する前に防御者が追跡者を迎撃することを保証します。
ヒューリスティックな手法、最適制御、差分ゲームの定式化、および最近提案された時間制限のある誘導手法とは異なり、我々は、追手の迫り来る脅威から回避者を守るための幾何学的な解決策を提案します。
提案された戦略は計算効率が高く、エージェントの数が増加しても拡張可能であることが期待されます。
提案された戦略のもう 1 つの魅力的な特徴は、回避側と防御側のチームが追跡者の戦略に関する知識を必要とせず、任意の初期交戦幾何学によって追跡者の迎撃が保証されていることです。
さらに、回避者と防御者のチームに必要な誤差変数は、3 体の交戦に先立って正確に規定できる時間内に消滅することを示します。
最後に、多様な交戦シナリオにおけるシミュレーションを通じて、提案された協力防衛戦略の有効性を実証します。

要約(オリジナル)

This paper addresses the pursuit-evasion problem involving three agents — a purser, an evader, and a defender. We develop cooperative guidance laws for the evader-defender team that guarantee that the defender intercepts the pursuer before it reaches the vicinity of the evader. Unlike heuristic methods, optimal control, differential game formulation, and recently proposed time-constrained guidance techniques, we propose a geometric solution to safeguard the evader from the pursuer’s incoming threat. The proposed strategy is computationally efficient and expected to be scalable as the number of agents increases. Another alluring feature of the proposed strategy is that the evader-defender team does not require the knowledge of the pursuer’s strategy and that the pursuer’s interception is guaranteed from arbitrary initial engagement geometries. We further show that the necessary error variables for the evader-defender team vanish within a time that can be exactly prescribed prior to the three-body engagement. Finally, we demonstrate the efficacy of the proposed cooperative defense strategy via simulation in diverse engagement scenarios.

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