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Acollaborative target tracking algorithm formultiple UAVs with inferior tracking capabilities

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 2021年第10期22卷 1334-1350页

作者： Zhi ZHENG Shuncheng CAI College of Computer and Cyber Security Fujian Normal UniversityFuzhou 350117China

Target tracking is one of the hottest topics in the field of drone *** this paper,we study the multiple unmanned aerial vehicles(multi-UAV)collaborative target tracking *** propose a novel tracking method based on intention estimation and effective cooperation for UAVs with inferior tracking capabilities to track the targets that may have agile,uncertain,and intelligent *** three classic target motion modes,we first design a novel trajectory feature extraction method with the least dimension and maximum coverage constraints,and propose an intention estimation mechanism based on the environment and target trajectory *** propose a novel Voronoi diagram,called MDA-Voronoi,which divides the area with obstacles according to the minimum reachable distance and the minimum steering angle of each *** each MDA-Voronoi region,the maximum reachable region of each UAV is defined,the upper and lower bounds of the trajectory coverage probability are analyzed,and the tracking strategies of the UAVs are designed to effectively reduce the tracking gaps to improve the target sensing ***,we use the Nash Q-learning method to design the UAVs’collaborative tracking strategy,considering factors such as collision avoidance,maneuvering constraints,tracking cost,sensing performance,and path *** designing the reward mechanism,the optimal action strategies are obtained as the control input of the ***,simulation analyses are provided to validate our method,and the results demonstrate that the algorithm can improve the collaborative target tracking performance for multiple UAVs with inferior tracking capabilities.

关键词： Collaborative target tracking intent estimation MDA-Voronoi diagram Multi-UAV Inferior

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