第10章 集群协同与博弈对抗¶
集群概念最早源于生物学研究。法国动物学家 Grasse 基于白蚁筑巢行为,首次提出了共识自主性(Stigmergy)的概念:一种个体间间歇协调的机制,即无需任何集中规划以及直接通信完成复杂智能活动。这是自主集群概念开始走入人类视野并逐步发展的开端。从生物系统延展到多智能体系统(Multi-Agent System,MAS),集群的概念亦在不断演化和丰富。
10.1 背景与理论¶
智能无人集群系统是前文各章节技术的系统集成与能力跃迁,标志着智能无人系统迈向更高层次,需具备自组织、自适应与容错能力,在动态甚至非结构化环境中灵活执行协同编队、区域覆盖、目标跟踪与博弈对抗等多类任务。
10.1.1 集群系统概念¶
集群(Swarm)的概念最早源于生物学研究。基于对白蚁筑巢行为的观察,人们首次提出了"共识自主性"(Stigmergy)的概念,这是一种个体间通过间接协调实现的机制,无需集中规划或直接通信即可完成复杂的智能活动。
10.1.2 集群系统研究发展¶
集群系统研究的发展可以分为三个阶段:基础理论与概念探索阶段(1990年代至2000年代初)、实际应用与平台开发阶段(2000年代中期至2010年代)、未来导向与集成创新阶段(2010年代至今)。
10.2 框架与接口¶
RflySim 工具链为智能无人集群系统的研发与应用提供坚实支撑与可复用范式,支持集群协同控制架构与接口使用,呈现从算法开发、仿真验证到真机落地的完整工程链路。
10.2.1 集群协同控制与编队¶
RflySim 支持一键启动多机集群仿真功能,提供 MATLAB/Simulink 端和 Python 端集群仿真开发,支持多架软件在环(SITL)与硬件在环(HITL)仿真,以及局域网内多台电脑的分布式集群仿真。
10.2.2 智能博弈与对抗¶
工具链支持智能无人集群在动态甚至非结构化环境中灵活执行协同编队、区域覆盖、目标跟踪与博弈对抗等多类任务,相较单一无人平台,显著提升了整体可靠性、任务适应性与执行效率。
10.3 精彩案例展示¶
大规模集群搜寻目标仿真:
垂起飞机多机编队:
10.4 课程配套视频¶
本章节公开课回放(第八期:集群协同与博弈对抗):
10.5 本章实验案例¶
本章相关验证实验与引导案例存放在 [安装目录]\RflySimAPIs\10.RflySimSwarm 文件夹中。
10.5.1 接口学习实验¶
存放在 10.RflySimSwarm\0.ApiExps 文件夹中,涵盖平台基础接口导学及各工具通识入门。
实验 1:四无人机Simulink加速模式仿真实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e3.UAVsSimAccMode/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Simulink接口控制四架无人机进行编队画圆仿真,利用Simulink加速模式提高仿真效率,解决复杂控制算法实时性和资源占用问题,实现快速验证多机控制算法。
实验 2:UDP远程重启飞控硬件
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e4.RebootPixViaUDP/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过UDP广播方式远程重启Pixhawk飞控硬件,解决硬件在环仿真中因飞控参数混乱导致的无法起飞或飞行异常问题,实现HITL仿真的重新初始化。
实验 3:多机地形高度获取接口
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.GetTerrainAPI/Readme.pdf
📝 实验简介: 本实验通过RflySim平台的地形高度获取接口,使用LoadPngData加载地图数据,getTerrainAltData获取指定坐标地形高度,实现多飞机初始位置的自动配置。以12架飞机为例,演示如何根据当前地形自动求解飞机初始地形高度信息。
实验 4:MATLAB支持ROS2控制实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e8.ROS2_Matlab/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过本实验学生将掌握ROS2-MATLAB集成技术,理解MAVLink协议在PX4-ROS2-MATLAB控制链路中的数据传输原理,学习使用Simulink构建无人机ROS2控制节点和飞行控制逻辑,实现硬件在环仿真验证。
实验 5:多载具批量启动与协同仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e9.MultVehiclesStart/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过批处理脚本实现多旋翼、地面车辆、固定翼飞机等多类型载具的批量启动与协同仿真,验证RflySim环境下多载具并行运行稳定性,实现多智能体场景快速搭建。
实验 6:ROS 2无人机集群控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e10.ROS2Swarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 学习使用ROS 2与PX4飞控系统通信,通过Python脚本实现多无人机协同控制,掌握Offboard模式位置控制和集群编队飞行。
实验 7:MAVLink_Full集群控制实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e2.PyRflySwarmAPIExps/1.MAVLinkFull4Swarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 利用RflySim平台的MAVLink通信接口,对4架无人机进行位置、速度和航向控制,学习MAVLink_Full的UDP Mode通信模式,实现无人机集群的协调控制。
实验 8:RflySim集群RflyUdpFast接口实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatRflySwarmAPIExps/1.RflyUdpFastAPIExps/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过调用RflySim集群Simulink-RflyUdpFast接口实现多架无人机Offboard模式下的控制飞行,学习UDP通信的FullData和SimpleData两种模式及多机协同控制方法
实验 9:四机质点模型集群实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e2.PyRflySwarmAPIExps/2.QuadGMAPIExp/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于RflySim平台使用Python质点模型实现四旋翼无人机集群仿真,通过控制4架无人机起飞、悬停几秒后下降的动态行为,验证简化飞控模型的集群仿真能力
实验 10:集群RflyUdpRaw接口实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatRflySwarmAPIExps/2.RflyUdpRawAPIExps/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过调用RflySim集群Simulink-RflyUdpRaw接口,实现3架无人机Offboard模式下的控制飞行,学习多无人机集群控制的IP配置、UDP端口设置和MAVLink编码方法。
实验 11:固定翼质点模型集群实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e2.PyRflySwarmAPIExps/3.FixWingGMAPIExp/Readme.pdf
📝 实验简介: 搭建固定翼质点模型,实现速度、偏航角、高度和位置指令的精确控制,验证轨迹飞行跟踪能力。
实验 12:RflySerialRaw接口无人机Offboard控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatRflySwarmAPIExps/3.RflySerialRawAPIExps/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过RflySim集群Simulink-RflySerialRaw接口实现单机无人机Offboard模式控制飞行,学习SerialRaw串口通信配置和多架无人机Offboard指令下发方法。
实验 13:RflyUdpMavlink接口多机Offboard控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatRflySwarmAPIExps/4.RflyUdpMavlinkAPIExps/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过调用RflySim集群Simulink-RflyUdpMavlink接口实现多架无人机Offboard模式下控制飞行,学习位置、速度、加速度三种控制模式的使用方法。
实验 14:RflySim动捕VRPN数据接收接口实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatRflySwarmAPIExps/5.RflyVrpnRecvAPIExps/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过调用RflySim集群Simulink-RflyVrpnRecv接口,实现实时获取动捕环境下无人机等物体的位置、速度、加速度等六自由度信息,配置动捕IP、飞机IP和端口,将动捕数据发送给飞控进行实飞控制。
实验 15:高机动加速度控制实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatRflySwarmAPIExps/6.AccCtrlExps/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Simulink模型实现无人机Offboard模式控制与高机动加速度控制,掌握模式切换模块(None/Offboard/Arm/Takeoff/Flying/Land/Disarm)的使用方法和加速度控制接口验证
10.5.2 基础使用实验¶
存放在 10.RflySimSwarm\1.BasicExps 文件夹中,面向初学者提供全套配套补充教材库。
实验 1:Matlab控制无人机仿真实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/Readme.pdf
📝 实验简介: 学习RflySim工具链的Simulink通信接口模块,包括FullData、SimpleData、RflyUdpRaw、RflySerialRaw和RflyUdpMavlink等模式,实践单机和四机无人机的通信控制与仿真验证。
实验 2:集群灯光秀Swarm演示
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e3.LightShowSwarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Python脚本将多无人机轨迹数据导入RflySim 3D进行三维可视化预览,展示灯光变换特效,用于评估无人机编队飞行表现并优化飞行路径
实验 3:四旋翼质点模型集群实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e4.NoPX4GMSwarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 在RflySim平台使用质点模型实现8架四旋翼起飞和圆形编队飞行,验证高精度6DOF模型与真实PX4飞控结合的软硬件在环仿真方法的有效性。
实验 4:RflySim 3D碰撞接口实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.CollisionExps/Readme.pdf
📝 实验简介: 演示通过RflySim平台API实现无人机在三维引擎中的碰撞效果,包括单/多无人机碰撞检测、Simulink物理引擎响应及P模式通信优化,学习碰撞检测和防碰撞策略设计
实验 5:自动防撞下集群编队控制仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e6.SwarmFormCollCtrl/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于MATLAB/Simulink和RflyUdpFast传输模块,实现8架四旋翼无人机绕8字编队飞行控制,包含自动防撞功能,支持1-10架飞机编队
实验 6:RflySim 3D碰撞检测API
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.CollisionExps/1.CrashMonitorAPI/Readme.pdf
📝 实验简介: 演示RflySim平台碰撞API接口的使用,通过射线检测实现无人机在三维引擎中的碰撞效果,验证碰撞检测和响应机制,评估飞行安全性
实验 7:八机质点模型集群仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e4.NoPX4GMSwarm/1.QuadGM8sSwarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 在RflySim平台上实现8架四旋翼质点模型的起飞和圆形飞行任务,验证高精度6DOF模型(CopterSim)与真实飞控系统(PX4)结合的软硬件在环仿真方法的有效性。
实验 8:RflyUdpFast FullData模式单机控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/1.RflyUdpFullOne_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 使用RflyUdpFast传输模块的FullData模式接收无人机状态信息,通过Simulink建模实现单机局部位置运动控制(圆形轨迹),完成软件在环或硬件在环仿真实验。
实验 9:8机8字编队飞行控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e6.SwarmFormCollCtrl/1.UAV8Swarm3D_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过MATLAB/Simulink和RflyUdpFast模块,实现八架四旋翼无人机绕8字形编队飞行控制的实验,验证多无人机编队算法的有效性和稳定性。
实验 10:视觉无人机集群跟随实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e2.PyCtrlUAVsSim/1.VisFollowingUAVSwarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过HSV色彩空间分割识别红色圆形目标,使用比例控制器实现双机/四机编队跟随移动目标的视觉伺服控制技术学习与实践。
实验 11:RflyUdpMavlink实时仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/10.RflyUdpMavlinkRealSim_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 使用RflyUdpMavlink库实现Mavlink消息收发和解析,通过Simulink S函数控制无人机进行软件在环和硬件在环仿真实验
实验 12:RflyUdpMavlink真实无人机控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/11.RflyUdpMavlinkRealFly_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过RflyUdpMavlink通信接口连接Simulink与真实无人机,实现安全自检和状态监控功能,支持软件在环仿真(SIL)和硬件在环仿真(HIL)两种模式,用于验证算法和测试飞控性能。
实验 13:双机碰撞MAVLink API实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.CollisionExps/2.CollMAVLinkAPI_Py/Readme.pdf
📝 实验简介: 使用Python API控制RflySim 3D中两架飞机飞行并模拟碰撞过程,评估碰撞检测准确性、响应机制和系统性能
实验 14:RflyUdpFast FullData模式四机仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/2.RflyUdpFullFour_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 使用RflySim工具链的RflyUdpFast传输模块FullData模式,搭建Simulink模型实现四旋翼无人机的集中式位置控制,验证控制算法有效性并分析集群协调效果。
实验 15:RflySim UDP模式双机碰撞实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.CollisionExps/3.CollUDPModeAPI_Py/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Python API模拟两架飞机起飞至碰撞过程,评估RflySim 3D碰撞引擎的检测能力、响应机制和系统性能,学习P0-P3通信模式下的多机碰撞仿真方法
实验 16:RflyUdpFast全数据模式四机全局坐标控制实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/3.RflyUdpFullFourGPos_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 学习使用RflySim工具链Simulink库的RflyUdpFast传输模块(FullData模式)接收四无人机状态信息,建立局部位置运动控制模型,实现四旋翼无人机集群的集中式协调控制与轨迹跟踪。
实验 17:RflySim UDP模式2机碰撞Simulink实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.CollisionExps/4.CollUDPModeAPI_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 使用MATLAB/Simulink通过UDP模式控制两架飞机进行碰撞仿真实验,评估RflySim 3D在碰撞引擎模式下的碰撞检测、响应机制和系统性能
实验 18:RflyUdpFast SimpleData模式单机画圆实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/4.RflyUdpSimpleOne_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 学习使用RflySim工具链的SimpleData传输模块,接收无人机状态信息,通过Simulink建模实现单机画圆轨迹控制,掌握RflyUdpFast模块的参数配置及软件在环/硬件在环实验方法。
实验 19:RflyUdpFast SimpleData模式四机仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/5.RflyUdpSimpleFour_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 学习使用RflySim工具链的RflyUdpFast传输模块(SimpleData模式)接收四旋翼无人机状态信息,通过Simulink建模实现单机局部位置运动控制,掌握将控制指令转换为offboard信号发送给飞控的方法,并进行软件/硬件在环仿真实验。
实验 20:SimpleData模式四机全局坐标控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/6.RflyUdpSimpleFourGPos_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过RflyUdpFast传输模块的SimpleData模式,实现四旋翼无人机集群的集中式全局坐标控制。实验内容包括搭建Simulink控制模型,订阅localPos位置数据,与圆形期望轨迹做差生成速度控制指令,经SimpleCtrl4D模块转化为offboard信号下发飞控,进行软件在环或硬件在环仿真实验。
实验 21:FullDataModel模式无人机控制实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/7.RflyUdpRawMavlink_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 使用RflyUdpFast传输模块进行软件在环/硬件在环实验,通过订阅FullData总线输出的localPos位置数据,与期望圆形轨迹生成速度控制指令,经vel_ned_full模块转化为offboard模式信号控制无人机飞行。
实验 22:RflySerialRaw FullData模式单机控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/8.RflySerialRawMavlink_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过RflyUdpFast传输模块接收无人机状态,使用Simulink对单架无人机进行局部位置圆周运动控制仿真。
实验 23:RflyUdpMavlink FullData模式单机通信实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCtrlUAVsSim/9.RflyUdpMavlinkSimp_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 使用RflyUdpMavlink库的Mavlink_simple模式接收和发送mavlink消息,实现与RflyUdpFast模块UDP_simple模式相同的功能,用于单机无人机控制,可运行软件在环或硬件在环仿真。
10.5.3 进阶开发实验¶
存放在 10.RflySimSwarm\2.AdvExps 文件夹中,进一步熟悉部分底层固件生态配置。
实验 1:Matlab集中控制八机仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Simulink通信接口的SimpleData模式,利用RflyUdpFast传输模块控制八个无人机进行画圆编队飞行实验,掌握MATLAB/Simulink集中式集群控制方法。
实验 2:分布式局域网通信8机仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e2.MatDISCtrlUAVsSim/Readme.pdf
📝 实验简介: 学习RflySim平台分布式局域网多无人机联合仿真技术,掌握广播通信和点对点通信配置方法,实现8架无人机编队画圆飞行
实验 3:PX4与点质量模型混合蜂群控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e4_PX4+MPSwarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过RflySim平台实现PX4 SITL与点质量模型混合异构蜂群编队飞行,掌握MAVLink Offboard控制流程、编队跟随方法及NED坐标系应用,1架Leader无人机带领4架Followers实现菱形编队。
实验 4:异构集群协同控制(3车3无人机)
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e6.Hetero_SwarmExps/1.3Cars3UAVsSwarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过四旋翼无人机与无人车的协同运动,理解多智能体系统的控制逻辑和通信机制。
实验 5:BroadNetSwarm_Mat分布式局域网广播通信8机仿真实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e2.MatDISCtrlUAVsSim/1.BroadNetSwarm_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 本实验通过两台电脑在局域网内联合仿真,实现8架飞机画圆飞行,学习RflySim平台的集群仿真功能及MATLAB控制程序的使用。
实验 6:3v3无人机区域防守对抗系统
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e7.AISwarmCtrlExp/1.MultiUAVGameSimple/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过3v3无人机区域防守对抗场景,学习基于规则策略的行为决策、集群控制原理及RflySim仿真操作
实验 7:八机集中式控制Simulink仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/1.RflyUdpUltraSimpleEight_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过RflyUdpFast传输模块接收无人机状态,使用Simulink对八机集群进行集中式位置运动控制,验证控制算法有效性和数据传输性能,实现八机画圆飞行。
实验 8:无人机集群防撞速度控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.AntiCollFormCtrlExps/1.SwarmBodyVelCtrlColl_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过MATLAB/Simulink实现无人机集群编队的自动防撞速度控制,利用人工势场算法实现不同队形变换和避障功能,包含软件在环和硬件在环仿真两种模式。
实验 9:UDP集群8机同心圆轨迹飞行
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e3.PyCentCtrlUAVsSim/1.UDPSimple8Swarm_Py/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过UDP通信实现8架无人机自动起飞并沿同心圆轨迹飞行,验证RflySim平台集群控制与MAVLink UDP通信功能
实验 10:车机协同追踪实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e6.Hetero_SwarmExps/2.Car_UAVCoTraking/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过四旋翼无人机与无人车的协同运动,理解多智能体系统的控制逻辑和通信机制,掌握UDP通信、Offboard模式控制和条件触发状态机技术
实验 11:UDP多无人机定点编队控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/2.RflyUdpSimplePosCtrl/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Matlab/Simulink与UDP通信实现多无人机定点编队控制实验,学习分层控制架构、PID位置控制算法、坐标系转换及编队算法设计与部署。
实验 12:无人机集群编队防撞控制实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.AntiCollFormCtrlExps/2.SwarmEarthVelCtrlColl_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 本实验通过MATLAB/Simulink实现无人机集群编队控制,采用自动防撞速度控制(NED坐标系),分别在软件和硬件在环仿真中演示三种队形(三角、横一、竖一)的变换及避障功能。
实验 13:分布式局域网8机协同仿真
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e2.MatDISCtrlUAVsSim/2.UseIPNetSwarm_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 利用RflySim平台在局域网内实现两台电脑联合仿真8架无人机画圆编队飞行,通过MATLAB/Simulink进行分布式集群控制,突破单台电脑性能限制。
实验 14:车辆协同偏航控制实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e6.Hetero_SwarmExps/3.Car_UAVCoTrakingYaw/Readme.pdf
📝 实验简介: 掌握多智能体系统中无人机与无人车的协同控制方法,理解偏航控制的PID调节机制及其在目标跟踪中的应用。
实验 15:Matlab多无人机圆形轨迹编队控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/3.RflyUdpSimpleCircle/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Matlab/Simulink实现6架无人机的圆形轨迹编队飞行控制,学习PID控制、UDP通信和圆形轨迹参数化设计,涵盖初始化配置、轨迹生成、模式切换等核心流程。
实验 16:无人机集群防撞编队控制实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e5.AntiCollFormCtrlExps/3.SwarmEarthVelCtrlCollUdp_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 本实验通过MATLAB/Simulink实现无人机集群编队控制,演示三种队形(三角、横一、竖一)的变换,采用人工势场算法实现自动避障和编队变换功能,包含软件和硬件在环仿真。
实验 17:多无人机8字形轨迹跟踪控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/4.RflyUdpSimple8curve/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Matlab/Simulink实现单/多无人机8字形轨迹跟踪控制,学习利萨茹曲线轨迹生成算法和多机编队协调机制
实验 18:异构无人机与无人艇协同跟踪
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e6.Hetero_SwarmExps/4.USV_UAVCoTraking/Readme.pdf
📝 实验简介: 掌握异构多智能体系统的协同控制与通信机制,学习基于UDP的多线程通信与仿真同步技术,验证无人机对无人艇的实时跟踪能力。
实验 19:多无人机主从编队控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/5.RflyUdpSimpleMSFollowing/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Matlab/Simulink实现多无人机主从编队跟踪控制,学习UDP通信机制、主从编队控制架构和模块化设计方法,包含软件在环和硬件在环仿真。
实验 20:USV_UUV协同牵引控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e6.Hetero_SwarmExps/5.USV_UUVCoTraking/Readme.pdf
📝 实验简介: 学习水面无人船USV与水下无人艇UUV基于绳缆牵引的协同控制原理,掌握绳缆动力学计算和PX4 Offboard模式在异构无人系统中的应用,通过RflySim 3D仿真验证牵引控制效果。
实验 21:多无人机多轨迹编队控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/6.RflyUdpSimplemulticurve/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Matlab/Simulink实现多无人机编队控制和多种轨迹切换,支持一字、三角、正方形等队形,以及8字形、方形、螺旋等轨迹模式,包含状态管理和轨迹平滑过渡算法
实验 22:RflySim UDP虚拟结构编队控制
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/7.RflyUdpSimpleVirStruct/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过Matlab/Simulink实现基于虚拟结构法的多无人机编队控制,学习UDP通信机制、虚拟领机编队算法和PID位置控制原理,掌握多旋翼无人机分层控制架构和轨迹规划技术。
实验 23:车机协同追踪实验
- 📦 版本要求:
免费版 - 📁 文件地址:e1.MatCentCtrlUAVsSim/8.UAVCarCameraRoom/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过四旋翼无人机与无人车的协同运动,理解多智能体系统的异构通信机制和控制逻辑。两辆无人车沿圆角矩形航线巡航,两架无人机实时追踪跟随对应的无人车并智能对准车首方向。
10.5.4 高阶开发实验¶
存放在 10.RflySimSwarm\3.CustExps 文件夹中,面向高阶用户的自定义开发实验。
实验 1:四旋翼分布式轨迹跟踪实验
- 📦 版本要求:
完整版 - 📁 文件地址:e2.PyDISCtrlUAVsSim/e1_FourUAVSwarmTrack/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于领导跟随法的四旋翼无人机编队轨迹跟踪实验,1号机为领导者垂直起飞至10m,2、3、4号跟随者依次间隔3s起飞并保持队形跟踪
实验 2:分布式局域网16机仿真实验
- 📦 版本要求:
完整版 - 📁 文件地址:e2.PyDISCtrlUAVsSim/e1_UDPSimple16Swarm2PC_Py/Readme.pdf
📝 实验简介: 利用RflySim平台集群仿真功能,通过局域网内两台电脑联合控制16架无人机进行画圆飞行的实验,学习多机协同仿真配置与UDP通信方法。
实验 3:四旋翼分布式轨迹跟踪实验
- 📦 版本要求:
完整版 - 📁 文件地址:e2.PyDISCtrlUAVsSim/e2_FourUAVSwarmTrackWSL/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于领导跟随法的四旋翼无人机编队轨迹跟踪实验,通过Python接口控制4架无人机依次起飞并实现圆形轨迹跟踪,算法移植到WSL以解决平台兼容性。
实验 4:多机质点模型集群实验
- 📦 版本要求:
完整版 - 📁 文件地址:e4.NoPX4GMLSSwarm/e2_NoPX4SITLSwarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于RflySim平台实现多架质点模型四旋翼飞机的起飞和画圆飞行实验,支持30/100/200机规模,用于验证集群算法在软件在环仿真中的可行性。
实验 5:集群智能例程
- 📦 版本要求:
完整版 - 📁 文件地址:e3.AISwarmCtrlExp/Readme.pdf
📝 实验简介: 包含三个多无人机集群智能控制实验:蚂蚁算法路径规划、Olfati-Saber集群避障算法、深度强化学习无人机区域防守,涵盖多无人机协同路径规划、避障聚集和智能防守等核心算法。
实验 6:四旋翼分布式轨迹跟踪实验
- 📦 版本要求:
完整版 - 📁 文件地址:e2.PyDISCtrlUAVsSim/e3_FourUAVSwarmTrackVM/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于领导跟随法的四旋翼无人机编队轨迹跟踪实验,通过Python接口控制多架无人机依次起飞并保持队形飞行,学习分布式编队控制算法和网络通信机制。
实验 7:50机编队控制硬件在环仿真
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📝 实验简介: 在局域网多台电脑间实现50架无人机分为三组的编队控制硬件在环仿真,通过UDP通信实现主机与副机间的指令传输,验证集群仿真和编队控制算法。
实验 8:100架无人机编队控制硬件在环仿真
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📝 实验简介: 在局域网10台电脑间实现100架无人机分为三组的编队控制硬件在环仿真,通过UDP通信实现主机与副机间的指令传输,学习分布式集群仿真和编队控制方法
实验 9:四旋翼分布式轨迹跟踪实验
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📝 实验简介: 基于领导跟随法的四旋翼无人机编队控制实验,通过Python接口实现分布式多机轨迹跟踪,1号领导机带领3号跟随机依次间隔3s起飞并保持队形飞行。
实验 10:四旋翼分布式轨迹跟踪实验
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📝 实验简介: 基于领导跟随法的四旋翼无人机编队轨迹跟踪实验,通过Python接口实现1号领导者无人机带领2、3、4号跟随者依次起飞并进行路线规划飞行。
实验 11:PX4+MPSwarm25混合蜂群控制
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📝 实验简介: 掌握PX4 SITL与点质量模型混合蜂群的飞行控制方法,实现5架PX4 SITL为Leader、20架点质量模型为Follower的5组独立编队同步飞行
实验 12:蚂蚁算法多无人机路径规划
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📝 实验简介: 通过应用并优化蚂蚁算法,为多无人机规划满足避障和避碰要求的可行较优路径,学习群体智能算法在航迹规划中的应用
实验 13:分布式8机广播通信仿真
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📝 实验简介: 演示基于RflySim的分布式仿真系统,通过局域网UDP广播实现8架无人机协同飞行控制,掌握分布式架构和Git部署方法
实验 14:分布式局域网广播通信16机仿真实验
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完整版 - 📁 文件地址:e1.MatDISCtrlUAVsSim/1.BroadNetSwarm_Mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 本实验学习在RflySim平台上利用局域网两台电脑联合仿真,实现16架无人机画圆飞行,掌握分布式集群仿真配置与操作。
实验 15:集群控制程序exe文件生成
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📝 实验简介: 本实验演示将4架无人机的Simulink仿真程序转换为可执行.exe文件,学习MATLAB/Simulink代码生成和VS编译器配置,验证exe能正确执行无人机仿真任务并评估其性能。
实验 16:DistSim分布式集群通信测试
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📝 实验简介: 通过DistSim软件实现两台电脑间的分布式通信测试,学习局域网配置、节点ID设置,掌握向所有计算机或特定计算机发送测试指令的方法。
实验 17:30机质点模型集群实验
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完整版 - 📁 文件地址:e4.NoPX4GMLSSwarm/e2_NoPX4SITLSwarm/1.NoPX4SITL30Swarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于RflySim平台实现30架质点模型四旋翼飞机的起飞、悬停和同步画圆飞行任务,展示单电脑百驾级无人机集群仿真能力。
实验 18:多机编队控制硬件在环仿真
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完整版 - 📁 文件地址:e1.MatDISCtrlUAVsSim/2.50_drones_mat/Readme.pdf
📝 实验简介: 使用RflySim集群仿真功能,在局域网内多台电脑联合仿真,控制50-100架飞机分为三组进行编队控制,学习硬件在环仿真技术。
实验 19:分布式仿真8机UAV实验
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完整版 - 📁 文件地址:e5.DSSwarmCtrls/3.CustIPDS8UAVs/2.CustIPDS8UAVs/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于RflySim平台演示分布式仿真系统架构,学习在多台计算机上协同运行8机无人机集群仿真,掌握Git代码同步、JSON配置驱动和UDP网络通信配置方法
实验 20:四旋翼分布式轨迹跟踪实验
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完整版 - 📁 文件地址:e0.CustApiExps/2.DistSimCommAPIExps/2.FourUAVSwarmDistSim/Readme.pdf
📝 实验简介: 通过RflySim仿真平台实现四旋翼无人机集群的分布式控制与协同轨迹跟踪,掌握多无人机协调控制方法,理解领航-跟随编队控制策略及UDP网络通信机制
实验 21:100机质点模型集群实验
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完整版 - 📁 文件地址:e4.NoPX4GMLSSwarm/e2_NoPX4SITLSwarm/2.NoPX4SITL100Swarm/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于RflySim平台使用Python质点模型实现100架无人机集群仿真,完成起飞、悬停和同步画圆任务,评估高精度模型与真实飞控系统结合的飞行性能和控制精度
实验 22:Olfati-Saber无人机集群避障实验
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📝 实验简介: 采用Olfati-Saber算法实现6架无人机的避障、避碰及目标点聚集,穿越障碍物区域完成集群飞行任务。
实验 23:DistSim分布式16机协同飞行
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📝 实验简介: 演示在两台电脑间建立分布式通信系统,控制16架无人机进行协同画圆飞行,学习分布式系统架构、UDP通信、多机协同控制和自动化部署
实验 24:具身智能强化学习四旋翼悬停控制
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📝 实验简介: 使用Genesis仿真环境和RflySim软件在环,通过PPO强化学习算法实现四旋翼无人机加速度级悬停控制,掌握从GPU高并行训练到CPU低并行训练的样本等效与参数调优方法,包含域随机化与噪声注入提升策略泛化能力。
实验 25:多无人机区域防守强化学习
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📝 实验简介: 采用MADDPG深度强化学习算法训练无人机防守模型,实现防守无人机自动追击并击落攻击型无人机的多智能体协同控制。
实验 26:质点模型200机双机集群仿真
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完整版 - 📁 文件地址:e4.NoPX4GMLSSwarm/e2_NoPX4SITLSwarm/3.NoPX4SITL200Swarm2PC/Readme.pdf
📝 实验简介: 基于RflySim平台,在两台电脑上实现200架质点模型无人机的起飞和圆形飞行任务,展示高精度模型与真实飞控系统结合的集群仿真效果
实验 27:10架无人机圆周飞行
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📝 实验简介: 通过RflySim集群Simulink-RflyUDPFast接口实现10架无人机Offboard模式下的圆轨迹飞行控制,学习多机编队与UDP通信
实验 28:集群分布式仿真实验
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📝 实验简介: 演示基于RflySim平台的分布式仿真系统工作原理,搭建Windows和Linux(NX)节点环境,实现Git自动代码部署和多节点协同仿真控制。
实验 29:多无人机区域防守对抗系统
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📝 实验简介: 通过5v5无人机区域防守对抗系统,学习基于规则策略的行为决策机制,掌握RflySim仿真平台操作,理解无人机集群对抗系统架构,实现多无人机协调控制和状态管理。