双球坐标编队控制算法

全局收敛免坐标

利用角度与距离比测量构造正交受控变量，实现无全局坐标的三维同时定位与编队，并可整体平移、旋转和缩放。

Wu, Xiaorui · 李文睿 · Gao, Yang · 钱晨 · 吴益飞 · Chen, Qingwei

Nonlinear Dynamics 2025

技术优势

无需全局坐标

通过双球坐标利用角度和距离比测量构造正交受控变量，使定位和编队能在任何局部定向坐标系中运行，摆脱对全局坐标系的依赖。

测量匹配不再难

采用单向无环有向感知图和领导者-跟随者配置，有效规避测量不匹配问题，使控制策略可直接使用低成本机载视觉传感器。

整体运动可调控

设计的控制器可使整个编队实现平移、旋转和缩放，适应复杂任务需求。

应用场景

• 多智能体编队：无需全局坐标即可收敛到期望编队，简化部署。
• 无GPS集群定位：仅在局部定向坐标系中即可同时定位与编队，摆脱 GPS 依赖。
• 无人机编队控制：支持整体平移、旋转和缩放，可集成低成本视觉传感器。
• 多机器人协同：领导者-跟随者配置下全局收敛，且初始位置无需重合。
• 低成本视觉传感网：算法可无缝集成低成本机载视觉传感器，降低硬件门槛。