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SwarmFly:一種用於無人機叢集實驗設計與驗證的模擬平臺

文章摘要

SwarmFly是一個基於MATLAB的開源無人機叢集模擬平臺,解決了現有工具維護不足、學習曲線陡峭和場景單一的問題。它支援四種叢集協調模式、外掛架構和即時地圖,並透過八項實驗驗證了編隊精度、抗風、故障恢復、續航和空域合規性。其模組化設計便於擴充套件至硬體在環測試和更大規模叢集。

來源arXiv Robotics作者: Abhishek Phadke, Karthik Kumar Vasudeva, Abhishek Joshi
SwarmFly:一種用於無人機叢集實驗設計與驗證的模擬平臺
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無人機叢集的早期開發階段高度依賴模擬進行實驗設計與驗證。然而,現有的開源模擬工具往往維護不善、學習曲線陡峭,或者僅針對單一固定場景構建,難以滿足多樣化研究需求。研究人員普遍認識到缺乏一個全面、模組化的模擬平臺。2026年,一篇發表在arXiv上的論文介紹了SwarmFly——一個基於MATLAB的多無人機叢集模擬與測試平臺,旨在填補這一空白。

SwarmFly平臺整合了即時操作地圖,並提供了四種叢集協調模式:領航-跟隨、分散、異構中繼和異構速度。此外,它還模擬了IMU遙測資料以及基於IP的地理定位功能。其核心特色在於外掛架構,研究人員可以新增自定義行為、故障模型和分析工具,而無需修改核心程式碼。平臺內建了八個外掛,將基礎模擬器擴充套件為一個完整的測試框架。

為了驗證平臺的有效性,研究團隊透過八項實驗對每個子系統進行了驗證和表徵,測量了編隊精度、風耐受性、故障恢復能力、續航時間和空域合規性。實驗結果表明,SwarmFly能夠使多智慧體空中叢集暴露於廣泛的內部和外部干擾中,從而觀察和量化底層叢集控制與行為機制。整個平臺完全在MATLAB環境中執行,其模組化設計支援便捷地擴充套件至硬體在環測試、更大規模叢集和更高保真度的動力學模型。

該平臺的開源版本已釋出於GitHub(https://github.com/abhishekphadke/SwarmFly.git),為無人機叢集研究提供了實用的工具和參考。

展開要點與分析

文章情報

工程師進階

要點

  • SwarmFly是MATLAB平臺,支援四種叢集協調模式(領航-跟隨、分散、異構中繼、異構速度)
  • 外掛架構允許研究人員在不修改核心程式碼的情況下擴充套件功能
  • 八項實驗驗證了編隊精度、風耐受性、故障恢復、續航和空域合規性
  • 開源釋出,支援向硬體在環測試和更大型叢集擴充套件

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