[发明专利]一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法

说明书

本发明涉及无人艇编队控制技术领域，具体公开了一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法，包括：感知和探测围追对象，分配无人艇，设置虚拟领导者；识别围追船的标志和整体结构，建立围追船的运动学模型；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，直至运动坐标系重合，进行绕行围捕。本发明提供一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法，利用数据库对围追对象运动学模型的匹配，对围追对象的围追不局限于无人艇的编队形式，同时结合人工势场能够高效追踪和驱逐围追对象，具有安全、快速、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及无人艇编队控制技术领域，具体公开了一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法。

背景技术

无人艇是一种全自主感知、运行能力的水面艇。其具有体积小、航速高、续航能力强、操控性强、反应迅速等特点。无人艇在宽阔的河域和海域下，能实现水质监测、巡航追踪等任务。同时也能在未来的战争中，实现情报侦查、武力打击等特殊任务。无人艇技术受到了各国的重视，开展无人艇协同作业研究具有重要意义。

协同作业的无人艇群集能提高探测范围、提升作业效率。同时无人艇集群能在复杂度高的环境下执行多任务，具有不可忽视的优势。针对敌船闯入我方海域、违法捕鱼等情况，可依靠无人艇分布式控制围追并驱逐。

然而敌船被发现时运动形式不固定，并且敌船也会随着围捕情况进行相应的变化，从而给无人艇围捕敌船造成了很大难度。

因此，亟需一种围追堵截敌船更有效率的方法。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种更有效率的、用于围追堵截敌船的分布式控制无人艇集群围追跟踪方法。

为实现上述目的，本发明采用如下方案。

一种分布式控制无人艇集群围追跟踪方法，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(即垂直指向海面为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：

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；