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🔥 内容介绍
本系统在传统三维位置避碰基础上，引入六自由度（6-DOF）全姿态跟踪机制，结合卡尔曼状态估计与自适应混合控制算法，实现了对无人机及多入侵者横滚（Roll）、俯仰（Pitch）、偏航（Yaw）角的实时解算与可视化。通过深度融合运动学姿态数据，系统不仅能精准预测碰撞风险，还能还原真实飞行中的动力学行为，为复杂空域下的自主导航提供高保真仿真环境。
一、核心功能与技术架构
卡尔曼滤波状态估计
利用卡尔曼滤波器对传感器噪声进行平滑处理，提升位置、速度及加速度数据的精度，确保姿态解算输入的稳定性，有效抑制高频抖动对避碰决策的干扰。
自适应混合控制策略
结合反应式避碰算法与轨迹跟踪控制器，在检测到入侵者时动态调整控制权重，既保证安全间距，又维持飞行轨迹的平滑性与能量效率。
二、数据追踪与输出体系
方向变更事件捕获
当偏航角变化超过 30° 时，系统自动记录当前时刻无人机及所有入侵者的完整状态，包括三维位置、三轴姿态角、距目标距离及相对几何关系。
多维度CSV数据导出
UAV_Attitude_Data.csv：汇总所有方向变更事件的关键姿态数据。
UAV_Complete_Attitude_History.csv：以 0.2秒 为频率记录全程姿态历史。
Intruder_Attitude_History.csv：分别为每个入侵者生成独立的姿态演变文件，支持后续离线分析。
三、增强型可视化交互
动态标签显示
无人机标签格式：
UAV [高度] R:横滚 P:俯仰 Y:偏航，直观展示实时飞行姿态。入侵者标签采用差异化偏移策略（如 Intruder 1 右移8m，Intruder 2 左移8m），避免标签重叠，提升场景可读性。
状态信息面板
屏幕左下角实时显示方向变更次数、当前速度、机动幅度、距目标距离及飞行高度，便于监控整体任务进度。
四、应用价值与物理意义
全姿态跟踪不仅提升了仿真的真实感，更为飞行动力学分析与能量管理优化提供关键依据。例如，通过横滚角可评估转弯剧烈程度与能耗代价，通过俯仰角可判断爬升效率。在碰撞预测中，姿态信息能更准确地推断无人机未来的运动趋势，弥补仅靠位置预测的滞后性缺陷，显著提升复杂动态环境下的避碰可靠性。
⛳️ 运行结果![]()
📣 部分代码
%% ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
% SECTION 1: SIMULATION TIME PARAMETERS
% Purpose: Define the temporal resolution and duration of the simulation
% ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
dt = 0.2; % Time step (seconds) - Controls simulation update rate
total_time = 30; % Total simulation duration (seconds)
%% ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
% SECTION 2: UAV CONFIGURATION
% Purpose: Initialize the UAV's starting position, speed, and goal
% ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
uav_pos = [0 0 20]; % Initial UAV position [x, y, z] in meters
uav_speed = 20; % UAV cruise speed (m/s)
uav_goal = [200 200 80]; % Goal/destination position [x, y, z] in meters
max_speed = uav_speed; % Maximum allowable UAV speed (m/s)
% Calculate initial velocity vector pointing toward goal
uav_vel = (uav_goal - uav_pos) / norm(uav_goal - uav_pos) * uav_speed;
% Initialize trajectory history (stores all positions visited by UAV)
uav_traj = uav_pos;
% Initialize UAV attitude angles (orientation in 3D space)
uav_roll = 0; % Bank angle (rotation about longitudinal axis)
uav_pitch = 0; % Climb/descent angle (rotation about lateral axis)
uav_yaw = 0; % Heading angle (rotation about vertical axis)
% Storage for complete attitude history over time
uav_attitude_history = [];
%% ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
% SECTION 3: INTRUDERS CONFIGURATION
% Purpose: Define multiple moving obstacles (intruders) in the airspace
% ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════
% Initial positions of 4 intruders [x, y, z] in meters
intruder_pos = [0 200 55; % Intruder 1
200 100 85; % Intruder 2
120 220 65; % Intruder 3
220 120 95]; % Intruder 4
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