空地協作屬于多智能體協作中的異構智能體協作，是當今多智能體研究領域的熱點。系統分利用了異構多機器人的功能互補性，組成跨域協作系統，實現任務協同和信息共享，從本質上提升了面對復雜環境和任務規劃的感知能力、執行能力和運行效率。

空地協同系統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行任務的效率；另一方面，由于二者在功能特點上的互補性，使得由無人機、無人車在互相協同下能夠完成各種復雜任務。

為了能使無人機、無人車智能體平臺實現優勢互補，整個空地系統需要處理來自完全不同的智能體平臺數據，并依據決策分析模塊，有效協同無人機和無人車平臺的運動和任務執行控制，如下圖所示。如何基于空地協同多智能體平臺開展面向任務的協同算法研究便成為研究領域的熱點和重點。

空地協同系統架構圖

飛思實驗室空地協同算法開發驗證平臺

01 平臺介紹

飛思實驗室基于多智能體空地協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同算法開發驗證平臺，這里介紹最經典的室內光學動捕版本。

多智能體空地協同算法開發驗證平臺，具備室內無人機定位與無人機、無人車集群控制能力，與天地協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提供教學演示快速研發平臺，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、智能體無人車協同控制能力；

具有多智能體無人機、智能體無人車協同運動規劃能力；

具有智能體無人機、智能體無人車協同控制二次開發接口；

具有智能體無人機、智能體無人車控制與協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同控制實例包含：

①多智能體無人機協同順序編隊圓周飛行；

②多智能體無人機協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同；

④?智能體無人機車載起降；

02 平臺設計

飛思實驗室的多智能體空地協同算法開發驗證平臺主要由室內光學定位系統、多智能體協同控制系統、智能體無人機、智能體無人車四部分組成。包含室內光學定位系統1套，為無人機提供高精度豪米級跟蹤定位能力，多智能體協同控制系統1套，提供無人系統協同控制與任務規劃能力，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同任務規劃、協同控制等相關研究與教學實驗演示。

平臺的系統架構和空間布局圖如下圖所示：

2.1

室內光學定位系統

室內光學定位系統布置在實飛實驗區域四周，布置區域大小根據科研場所現場而定，主要設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部分構成。

室內光學定位系統提供高精度毫米級無人系統跟蹤定位能力，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，為無人系統協同控制提供導航與跟蹤控制能力。采用頂裝桁架圍繞飛行區域布置一套運動捕捉攝像機對整個飛行區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，將相機等距的環繞分布在捕獲區域，調整攝像機的角度，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。從而可以保證測得的數據更加準確，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備，能夠根據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（俯仰角，偏航角和滾轉角）。

03/圖像定位解算軟件

該軟件支持一鍵式創建剛體，支持編輯剛體的屬性，實時輸出位置(X,Y,Z)和姿態(Pitch, Yaw, Roll)。通過接收無人機上光標標記點的二維坐標數據，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、飛行穩定等特點。使用高精度3D打印技術制造，機體小巧輕便，飛行時間長。內部采用激光定高和光流定點，性能優秀，飛行穩定，使用簡單，一鍵起降。搭載協同控制與通訊模塊，滿足室內智能體無人機協同控制需求。

2.3

智能體無人車

應用高強度鋁合金設計制造，載重大、減振性能強、運行時間長。運行穩定，使用簡單；支持智能體無人車協同控制；采用后置麥克納姆輪設計，轉彎半徑小；可與智能體無人機結合進行天地一體協同控制。

2.4

多智能體協同控制系統

多智能體協同控制系統為多智能體協同飛行、任務規劃控制提供基礎平臺，主要包括多智能體控制研發工作站、專用無線路由器、數據交換機、多智能體協同控制開發環境、多智能體導航定位系統接口軟件、多智能體控制接口軟件、多智能體協同控制軟件等7個部分組成。

平臺典型應用案例

飛思實驗室多智能體空地協同算法開發驗證平臺，算法測試效果圖如下：

總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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