多USV协同系统研究现状与发展概述

无人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)具有较高的智能化程度,较好的隐身性能,较强的机动能力以及较低的造价,被认为是一种作战用途广泛的新概念武器。在无人驾驶运载工具中,USV发展相对较晚,但已逐渐成为一个研究热点课题。文中简述目前国内外USV的研究情况;重点介绍多USV协同系统的现状;阐述高性能艇型、控制体系、通信技术、避碰、任务规划与决策5项关键技术;提出未来发展趋势;展望多USV协同系统在海上补给、水上安全保护、完善无人作战系统、水文气象信息采集和水面搜救方面的应用前景。

基于MAS的多USV编队分布式协调控制方法

针对多USV编队控制问题,提出了一种基于多智能体(MAS)的编队协调策略与实现算法。首先,利用USV搭载的Agent之间的交互,实现分布式编队协调,同时基于引导者-跟随者法设计了面向“元编队”的控制器;之后,通过仿真实验与分析验证了策略与算法的正确性与稳定性;最后,利用“海鱇”和“海鳐”USV对所提方法进行海上试验,试验结果验证了其在实际工程应用中的有效性。

多无人水面船分布式自适应协调跟踪控制

针对多无人水面船(USV)协调轨迹跟踪控制问题,基于仅邻近USV可以通信的无向连通通信拓扑,提出分布式自适应协调跟踪控制。使用领航者跟随协调策略,引入虚拟领航者,考虑仅虚拟领航者已知期望轨迹和目标速度的情况,通过获取邻居的实时位置和速度信息,计算每艘USV在团队中的实时期望位置和速度,从而定义聚合跟踪误差。基于聚合跟踪误差建立轨迹跟踪误差系统数学模型,使用自适应项补偿外界环境干扰,提出分布式自适应协调跟踪控制算法。基于Lyapunov稳定性理论,论证聚合跟踪误差收敛,进而得到跟随者相对于期望位置的跟踪误差和速度误差均有界并渐进收敛到零,最后仿真验证理论结果。