多UUV集群协同作业技术研究现状及发展趋势分析

与单体UUV相比,多UUV集群具有低成本、高容错、高效率和可重构等优点,将会是未来海洋作业任务的趋势。针对多UUV集群协同作业技术梳理了国内外的研究成果,重点对编队控制、任务规划、协调路径规划和目标搜索等领域的协同作业技术进行分析介绍,最后对多UUV集群协同作业的现状进行总结和展望,为今后的UUV集群协同作业技术的发展提供参考和思路。

基于理想点法的UUV集群通信性能评估方法研究

UUV集群性能准确的评估对于UUV集群的选择和优化具有重要意义。通信性能是UUV集群重要的性能之一,UUV集群作业的各个环节都发生着信息的传递,通信质量直接影响整个UUV集群性能。通过研究UUV集群通信性能评估方法,建立了通信性能评估指标体系,确定了各指标参数获取方法,并用相对比较法计算了各评估指标的权重系数,在此基础上基于理想点法对5型UUV集群的通信性能进行评估,评估结果表明该方法计算速度快,区分度明显。

国外无人潜航器技术发展热点分析

基于科学引文索引数据库及相关科技文献数据,分析国外军用无人潜航器技术的研究热点,着重研究无人潜航器技术军事应用重点解决的问题和对未来作战的影响。相关结果初步勾勒国外军用无人潜航器技术发展全貌,可为理清军用无人潜航器技术方向提供参考。

基于分层聚类拍卖的集群UUV多目标分配方法

针对水下UUV集群协作多目标任务分配问题,提出一种基于市场拍卖机制的分层聚类目标分配方法,研究异步/同步2种任务分配模式及模型。相对已有相关研究工作,该方法改进了任务分组的方式,任务分配机制能够较好地适应动态变化的条件。该方法分为3步:首先基于最小生成树距离的分层聚类对目标集分组为若干任务包,然后由UUV群根据各自的状态对各任务包计算执行代价并投标,最后拍卖方根据投标结果确定中标的UUV及所执行的任务包,同时根据UUV系统状态可动态调整任务分配。仿真结果表明,该方法能够较好地解决集群UUV任务分配问题。

具有实时避障能力的UUV编队技术设计与研究

针对UUV集群编队航行的安全性需求,研究UUV集群无碰队形变换的技术方法,实现集群自适应的改变队形避障且最终恢复原始状态的目标。本文首先利用PSO和APF方法,对集群UUV进行Leader-Follower建模,初始化编队队形,个体之间利用"远吸近斥"的作用力,用于调整集群个体之间的相对位置,设计了编队无碰撞队形保持算法。利用PIO和CSE+方法,考虑障碍物分布密集疏松2种情况下,在安全范围内寻找下一目标位置,设计UUV集群实时避障算法。通过ROBO-MAS桌面型群体智能机器人系统,完成算法测试试验,验证集群编队、个体间的防碰撞能力。

水下无人系统发展现状及其关键技术

水下无人系统是现代海军装备的重要组成部分,是海军装备中新概念、新技术应用最为广泛的领域。文章回顾了美国制定的水下无人系统发展规划,分析了美国水下无人系统体系化、集群化以及对新概念水下无人航行器探索的发展特点;简要叙述了俄罗斯、欧洲以及国内水下无人系统的发展现状,以及国内外存在的差距;最后,针对水下无人系统"自主性、互操作、数据链、多平台协同"等核心问题,指出了所应突破的技术关键。文中的研究将为我国多样化水下无人系统开发提供依据。

水下无人航行器集群搜潜效能建模分析

本文从水下无人航行器集群搜潜效能影响因素出发,建立不同模式的无人航行器集群搜潜模型。基于蒙特卡罗法进行大样本仿真计算,对比分析组网模式、搜索路径、个体数量、搜索速度等变量对搜潜效能的影响。获得的方法和结论,对水下无人航行器集群使用和效能评估具有一定的参考价值。