Multiple Non-cooperative Targets Encirclement by Relative Distance based Positioning and Neural Anti-Synchronization Control

要約

狩猟のための先史時代の包囲から測位のための地球を周回する GPS まで、目標包囲には現実世界で数多くの用途があります。
しかし、GPS が拒否された環境で複数の非協力的な目標を包囲することは依然として困難です。
この研究では、少なくとも 2 つのタスクエージェントを使用して複数のターゲットを包囲することが考慮されており、エージェントとターゲットの間の相対距離測定値は搭載センサーを使用して取得できます。
測定結果に基づいて、すべてのターゲットの中心がファジー ウェーブレット ニューラル ネットワーク (FWNN) と最小二乗適合法によって直接推定されます。
次に、新しい分散型同期防止コントローラー (DASC) は、2 つのタスクを実行するエージェントが互いに対向したままですべてのターゲットを包囲できるように設計されています。
特に、望ましい包囲軌道の半径は、2 人のエージェントとすべてのターゲットの間の潜在的な衝突を回避するために動的に決定できます。
Lyapunov安定性解析法に基づいて,ニューラルネットワーク予測誤差,ターゲット中心位置推定誤差,およびコントローラ誤差の収束証明をそれぞれ扱う。
最後に、包囲アルゴリズムの有効性を実証するために、数値シミュレーションと UAV 飛行実験の両方が実行されます。
飛行テストの記録ビデオやその他のシミュレーション結果は、https://youtu.be/B8uTorBNrl4 でご覧いただけます。

要約(オリジナル)

From prehistoric encirclement for hunting to GPS orbiting the earth for positioning, target encirclement has numerous real world applications. However, encircling multiple non-cooperative targets in GPS-denied environments remains challenging. In this work, multiple targets encirclement by using a minimum of two tasking agents, is considered where the relative distance measurements between the agents and the targets can be obtained by using onboard sensors. Based on the measurements, the center of all the targets is estimated directly by a fuzzy wavelet neural network (FWNN) and the least squares fit method. Then, a new distributed anti-synchronization controller (DASC) is designed so that the two tasking agents are able to encircle all targets while staying opposite to each other. In particular, the radius of the desired encirclement trajectory can be dynamically determined to avoid potential collisions between the two agents and all targets. Based on the Lyapunov stability analysis method, the convergence proofs of the neural network prediction error, the target-center position estimation error, and the controller error are addressed respectively. Finally, both numerical simulations and UAV flight experiments are conducted to demonstrate the validity of the encirclement algorithms. The flight tests recorded video and other simulation results can be found in https://youtu.be/B8uTorBNrl4.

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