多无人机协同导航方式通常分为主从式、平行式和分层式三种架构,其核心是通过信息共享与相对测量提升集群整体定位精度。主从式依赖高精度长机引导僚机,平行式实现节点对等协作,分层式则结合两者优势适应复杂任务需求。以下从技术原理、应用场景及发展趋势展开分析:
- 主从式架构:以Leader-Follower模式为代表,长机(主)搭载高精度传感器(如GNSS/INS组合),通过UWB或视觉测距向僚机(从)传递导航数据。优势在于资源集中管理、算法简单,适用于编队飞行或目标跟踪,但存在单点故障风险。
- 平行式架构:所有无人机节点地位平等,通过广播通信共享位置信息,结合卡尔曼滤波等算法协同修正误差。典型场景为无中心化任务(如灯光表演),抗干扰性强,但对通信实时性要求极高。
- 分层式架构:将集群划分为多个子群,子群内采用主从式,子群间通过平行式交互。例如军事任务中,不同功能机组(侦察/攻击)分层协作,兼顾灵活性与鲁棒性,需解决跨层数据同步问题。
未来,随着多源传感器融合(激光雷达/SLAM)和自适应算法(AI动态优化)的进步,协同导航将向更高精度、更强抗干扰能力演进。建议开发者根据任务复杂度与环境约束(如GNSS拒止)选择适配架构,同时关注通信安全与容错机制设计。