[发明专利]一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法

权利要求书

1.一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法，其特征在于，包括：

感知和探测围追对象，分配无人艇，设置无人艇中的虚拟领导者；

识别围追对象的标志和整体结构，建立围追对象的运动学模型；

无人艇协同作业，进行无人艇的群集，并对围追对象跟踪；

实时识别虚拟领导者与围追对象运动坐标系，直至虚拟领导者与围追对象的运动坐标系重合，协同无人艇对围追对象进行绕行围捕；

无人艇在追踪围追对象过程中，虚拟领导者根据围追对象运动状态做出同步于围追对象运动状态的变化，具体为：

建立水平面非惯性运动坐标系，以虚拟领导者重心为坐标原点，虚拟领导者前行方向为纵坐标y轴正方向，与y轴垂直的方向向右为水平x轴正方向，垂直于xoy平面水平向下为z轴正方向，根据图像显示对围追对象受力情况分析以判断围追对象运动状态：

N_∑＝N_G∑+(Y_∑x_G-X_∑y_G)

m是船运动时的实际质量，u，v，r分别表示在坐标原点O的船体的横向速度、纵向速度、偏航角速度；G(x_G，y_G)表示船体相对于坐标原点O的坐标，J_Z，J_ZG分别表示O点绕z轴的转动惯量、G点绕z轴的转动惯量；N_∑，N_G∑分别表示O点绕z轴的总外力矩、G点的转动转矩，X_∑，Y_∑分别表示围追对象受到的外力在x轴、y轴的分量；

根据探测到的围追对象速度、位置、质量、转矩，虚拟领导者做出同步于围追对象运动状态的变化。

2.根据权利要求1所述的一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法,其特征在于，感知和探测围追对象，分配无人艇，设置无人艇中的虚拟领导者具体为：

利用环境感知技术实时获取水域环境的信息，并对水域环境进行场景解析；

利用多源数据处理与信息融合方法，建立多源信息融合模型，并对围追对象进行识别；

根据围追对象的数量和类型分配不同数量的无人艇，每个围追对象至少配三艘无人艇进行围追；最先探测到围追对象的无人艇，和至少两艘相邻的无人艇对围追对象进行围追；

在追踪围追对象的方向上，且距离最先探测到围追对象的无人艇一定范围d外，设置虚拟领导者。

3.根据权利要求2所述的一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法,其特征在于，场景解析具体为：

对场景采集图片并将图片分割成若干个小图片，对小图片中相同颜色、纹理的区域进行合并；

提取图片区域中不同于环境的颜色、纹理作为船的特征值；

根据船的特征值设置并训练分类器对船进行识别和跟踪；

利用反馈机制检验船的特征值划分是否正确。

4.根据权利要求1所述的一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法,其特征在于，建立围追对象的运动学模型具体为：

识别围追对象的标志和整体结构，在已建立的船舶类型数据库搜索围追对象数据；

若找到相匹配的船舶类型，按照船舶类型建立运动学模型和模型动力参数；

若未找到相匹配的船舶类型，根据探测到的吃水深度、偏航角、航向、航速、加速度实时构建围追对象运动学模型。