空地協(xié)作屬于多智能體協(xié)作中的異構(gòu)智能體協(xié)作，是當今多智能體研究領(lǐng)域的熱點。系統(tǒng)分利用了異構(gòu)多機器人的功能互補性，組成跨域協(xié)作系統(tǒng)，實現(xiàn)任務(wù)協(xié)同和信息共享，從本質(zhì)上提升了面對復(fù)雜環(huán)境和任務(wù)規(guī)劃的感知能力、執(zhí)行能力和運行效率。

空地協(xié)同系統(tǒng)中多智能體平臺包含無人機與無人車兩類。由于二者在動力學、運動速度、傳感器配置、通信功能、載重、續(xù)航等方面的巨大差異性和局限性，一方面在一定程度上降低了各自獨立執(zhí)行任務(wù)的效率；另一方面，由于二者在功能特點上的互補性，使得由無人機、無人車在互相協(xié)同下能夠完成各種復(fù)雜任務(wù)。

為了能使無人機、無人車智能體平臺實現(xiàn)優(yōu)勢互補，整個空地系統(tǒng)需要處理來自完全不同的智能體平臺數(shù)據(jù)，并依據(jù)決策分析模塊，有效協(xié)同無人機和無人車平臺的運動和任務(wù)執(zhí)行控制，如下圖所示。如何基于空地協(xié)同多智能體平臺開展面向任務(wù)的協(xié)同算法研究便成為研究領(lǐng)域的熱點和重點。

空地協(xié)同系統(tǒng)架構(gòu)圖

飛思實驗室空地協(xié)同算法開發(fā)驗證平臺

01 平臺介紹

飛思實驗室基于多智能體空地協(xié)同的研究熱點和重點，為各研究單位提供了一套完整的空地協(xié)同算法開發(fā)驗證平臺，這里介紹最經(jīng)典的室內(nèi)光學動捕版本。

多智能體空地協(xié)同算法開發(fā)驗證平臺，具備室內(nèi)無人機定位與無人機、無人車集群控制能力，與天地協(xié)同集群控制地面站配合使用，可為無人機、無人車群集教學與研發(fā)提供教學演示快速研發(fā)平臺，提高教學研一體化能力，同時可快速檢驗與演示無人機、無人車集群控制算法研發(fā)成果。

具體功能如下：

具有精準且實時的智能體無人機、智能體無人車定位功能；

具有記錄智能體無人機、智能體無人車運動軌跡能力；

具有實時解算六自由度位姿功能；

具有多智能體無人機、智能體無人車協(xié)同控制能力；

具有多智能體無人機、智能體無人車協(xié)同運動規(guī)劃能力；

具有智能體無人機、智能體無人車協(xié)同控制二次開發(fā)接口；

具有智能體無人機、智能體無人車控制與協(xié)同控制代碼完全開源，支持算法修改能力；

具有精準且實時的智能體無人機、智能體無人車定位功能；

具有完整的實驗輔助資料以及示例算法代碼；

10.智能體無人機智能體無人車協(xié)同控制實例包含：

①多智能體無人機協(xié)同順序編隊圓周飛行；

②多智能體無人機協(xié)同順序編隊主從跟隨；

③智能體無人機智能體無人車空地協(xié)同；

④?智能體無人機車載起降；

02 平臺設(shè)計

飛思實驗室的多智能體空地協(xié)同算法開發(fā)驗證平臺主要由室內(nèi)光學定位系統(tǒng)、多智能體協(xié)同控制系統(tǒng)、智能體無人機、智能體無人車四部分組成。包含室內(nèi)光學定位系統(tǒng)1套，為無人機提供高精度豪米級跟蹤定位能力，多智能體協(xié)同控制系統(tǒng)1套，提供無人系統(tǒng)協(xié)同控制與任務(wù)規(guī)劃能力，智能體無人機N架，智能體無人車N輛，用于開展多智能體協(xié)同任務(wù)規(guī)劃、協(xié)同控制等相關(guān)研究與教學實驗演示。

平臺的系統(tǒng)架構(gòu)和空間布局圖如下圖所示：

2.1

室內(nèi)光學定位系統(tǒng)

室內(nèi)光學定位系統(tǒng)布置在實飛實驗區(qū)域四周，布置區(qū)域大小根據(jù)科研場所現(xiàn)場而定，主要設(shè)備由運動捕捉攝像機、圖像定位處理工作站、圖像定位解算軟件、反光標識點等4部分構(gòu)成。

室內(nèi)光學定位系統(tǒng)提供高精度毫米級無人系統(tǒng)跟蹤定位能力，以每秒100幀以上的拍攝速率捕捉無人機上固定的特制的標記點，為無人系統(tǒng)協(xié)同控制提供導(dǎo)航與跟蹤控制能力。采用頂裝桁架圍繞飛行區(qū)域布置一套運動捕捉攝像機對整個飛行區(qū)域進行視覺定位覆蓋。

01/運動捕捉攝像機

在所需的最大高度的捕獲空間安裝相機，將相機等距的環(huán)繞分布在捕獲區(qū)域，調(diào)整攝像機的角度，朝向捕捉空間中心，鏡頭均勻分布可以使鏡頭覆蓋場地范圍更大，能夠盡可能減少盲區(qū)。從而可以保證測得的數(shù)據(jù)更加準確，誤差最小。

02/圖像定位處理工作站

圖像定位處理工作站作為圖像解算設(shè)備，能夠根據(jù)運動捕捉攝像機捕獲的2D圖像解算出3D空間和運動物體的六自由度位姿，即三自由度位置（X, Y,Z坐標）和三自由度姿態(tài)（俯仰角，偏航角和滾轉(zhuǎn)角）。

03/圖像定位解算軟件

該軟件支持一鍵式創(chuàng)建剛體，支持編輯剛體的屬性，實時輸出位置(X,Y,Z)和姿態(tài)(Pitch, Yaw, Roll)。通過接收無人機上光標標記點的二維坐標數(shù)據(jù)，計算反光標記點的3D坐標，確定出無人機的位置及朝向，實現(xiàn)無人機的定位與跟蹤；

2.2

智能體無人機

飛行實驗平臺采用四旋翼機型，具有飛行時間長、載重大、飛行穩(wěn)定等特點。使用高精度3D打印技術(shù)制造，機體小巧輕便，飛行時間長。內(nèi)部采用激光定高和光流定點，性能優(yōu)秀，飛行穩(wěn)定，使用簡單，一鍵起降。搭載協(xié)同控制與通訊模塊，滿足室內(nèi)智能體無人機協(xié)同控制需求。

2.3

智能體無人車

應(yīng)用高強度鋁合金設(shè)計制造，載重大、減振性能強、運行時間長。運行穩(wěn)定，使用簡單；支持智能體無人車協(xié)同控制；采用后置麥克納姆輪設(shè)計，轉(zhuǎn)彎半徑小；可與智能體無人機結(jié)合進行天地一體協(xié)同控制。

2.4

多智能體協(xié)同控制系統(tǒng)

多智能體協(xié)同控制系統(tǒng)為多智能體協(xié)同飛行、任務(wù)規(guī)劃控制提供基礎(chǔ)平臺，主要包括多智能體控制研發(fā)工作站、專用無線路由器、數(shù)據(jù)交換機、多智能體協(xié)同控制開發(fā)環(huán)境、多智能體導(dǎo)航定位系統(tǒng)接口軟件、多智能體控制接口軟件、多智能體協(xié)同控制軟件等7個部分組成。

平臺典型應(yīng)用案例

飛思實驗室多智能體空地協(xié)同算法開發(fā)驗證平臺，算法測試效果圖如下：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的技术分享|一种多智能体空地协同算法开发验证平台的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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