多无人艇协同搜索方法研究

发布时间：2024-05-19 01:29

　　近年来,许多国家都相继开展了针对如何控制多艘水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)完成协同作业的研究。多艘USV进行协同作业,不仅克服了单一 USV平台在功能上的限制,而且大大提高了作业效率与范围。论文主要针对多USV协同搜索相关问题展开研究,提出了一种以协同系统框架为基础,控制多USV采取适当的协同搜索方法和协同搜索决策解决多无人艇协同搜索问题的方法,论文主要研究工作及创新点如下:(1)分析了多USV协同搜索问题的特点,建立了多无人艇协同搜索的分布式体系结构。论文借鉴军事领域中常用的OODA决策过程模型,首先建立了单艘无人艇自主搜索控制体系结构,并进一步构建了多无人艇协同搜索的分布式控制体系结构。(2)在此结构的基础上,提出运用基于搜索图的多无人艇协同搜索方法控制多USV完成协同搜索任务。论文比较了多种搜索方法,提出利用搜索图法的实时探测信息性建立多无人艇协同搜索的环境描述规则,建立搜索概率图反映任务区域信息。给出了基于目标分布特性的搜索图初始化方法和基于Bayes准则的搜索图动态更新方法。(3)提出了一种基于分布式滚动优化的多USV协同搜索决策,并建...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１美国海军多ＵＳＶ?“蜂群”作战演示??Ｆｉｇ?１．１?Ｍｕｌｔｉ－ＵＳ?Ｖ?＂ｂｅｅ?ｇｒｏｕｐ＂?ｃｏｍｂａｔ?ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ??４

图１．１美国海军多ＵＳＶ?“蜂群”作战演示??Ｆｉｇ?１．１?Ｍｕｌｔｉ－ＵＳ?Ｖ?＂ｂｅｅ?ｇｒｏｕｐ＂?ｃｏｍｂａｔ?ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ??美国麻省理工学院的Ｔｏｂｙ?Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒｒ和Ｊｏｓｅｐｈ?Ｃｕｒｃｉｏ等［４］自主研发了?４艘水??面无人艇，并且基于自主....

图３．１基本的ＯＯＤＡ决策循环示意图??

用此模型分析无人机系统在作战的各个阶段的表现，并由此定义了无人机系统的??自主控制等级（ａｃｌ）［１４］。??如图３．１所示，ＯＯＤＡ模型决策过程包括观测、判断、决策和执行四个环节，??四个环节之间相互传递信息和反馈信息。观测过程负责信息的收集进而将所收集??到的情报信息发送给判....

图３．２单艘ＵＳＶ自主搜索控制体系结构??Ｆｉｇ３．２?Ａ?ｓｉｎｇｌｅ?ＵＳＶ?ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ?ｓｅａｒｃｈ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??Ｖ

对于无人艇（ＵＳＶ）的自主控制和决策过程与ＯＯＤＡ过程十分的类似，它也同??样遵循这样一个动态循环的决策过程，同时也是一个动态的在线优化控制与决策??过程，所以根据ＯＯＤＡ模型建立单艘ＵＳＶ自主搜索控制体系结构如图３．２所示。??／〇时刻＿初始信息?????？？？：?？?Ｉ??观....

图３．３?ＵＳＶ自主搜索逻辑层次结构??Ｆｉｇ３．３?ＵＳＶ?Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｓｅａｒｃｈ?Ｌｏｇｉｃａｌ?Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ??

第３章多无人艇协同搜索分布式控制体系结构??通过单艘ＵＳＶ自主搜索控制体系结构我们可以建立单艘ＵＳＶ自主搜索的层??次化逻辑结构，如图３．３所示，可以简化的分为三个主要层次：环境探测层、任??务决策层、航迹规划层。??ｙｔ时刻??，ｆ??环境探测?…当前的情况是什么？??，ｒ??....

本文编号：3977442