[发明专利]一种水下航行器集群控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种水下航行器集群控制系统及其控制方法，其技术方案的要点是系统包括岸基指挥系统，用于根据异构体编队执行的任务集生成任务信息，并且将任务信息发送给编队协同控制系统；平台控制系统，用于对水下航行器的运动信息进行采集，并且将采集的运动信息发送给编队协同控制系统；编队协同控制系统，用于根据任务信息生成各个水下航行器的轨迹信息，根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息；并且将轨迹信息和平台控制反馈信息发送给平台控制系统；方法包括，步骤S1，任务分配；步骤S2，平台路径信息生成；步骤S3，平台运动监测；步骤S4，平台协同控制；本发明能够机动灵活的对编队的各个水下航行器进行控制。

技术领域

本发明涉及水下航行器集群控制技术领域，特别涉及一种水下航行器集群控制系统及其控制方法。

背景技术

水下航行器是一种航行于水下的航行体，包括载人水下航行器和无人水下航行器，它能够完成水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等任务。在海洋开发日益重要的现在，水下航行器越来越得到了各个国家的重视，无论是在民用还是在军用上，都扮演着重要的角色。水下滑翔机作为一种长时序、大航程的自主式水下航行器，进行编队、组网和协同观测是其最重要的应用方式之一。单台水下滑翔机往往无法满足任务需求，需要通过水下滑翔机组网来实现。水下滑翔机组网相比单台水下滑翔机来说，具有更强的可靠性、功能性和灵活性。水下航行器集群协同控制是建立在单个平台控制基础上的，同时考虑水下航行器之间的互通信、运动协调和任务优化规划等问题。因此在协同控制体系结构中，把每台水下航行器实现的各种行为设计为整个协同控制系统的功能系统，研究水下航行器集群系统控制的功能划分和功能层级间的逻辑结构关系，从而实现水下航行器集群面向共层次的协同控制体系结构。

目前的集群控制系统可参考授权公告号为CN203224756U的中国实用新型专利文件，其公开了一种集群控制系统，该集群控制系统包括一操作面板、一主控制器、至少一从控制器、一集线器；该操作面板向该主控制器输出一操作指令，该主控制器根据该操作指令输出一控制命令至该集线器，该集线器将该控制命令发送至该些从控制器，该些从控制器根据接收到的该控制命令执行相应的控制操作。

现有的集群控制系统采用集中式控制，各个单元统一接收控制中心发出的控制命令，但是对于水下航行器的水下作业，各个不同的水下航行器种类相同或不同，水下航行器相互配合，共同执行水下作业业务，其应用工况复杂，传统的集群控制系统无法满足水下航行器异构体编队的水下作业要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下航行器集群控制系统，能够机动灵活的对编队的各个水下航行器进行控制，进而能够良好的满足编队的水下作业要求。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水下航行器集群控制系统，包括岸基指挥系统、设置于编队领导单元的编队协同控制系统以及设置于各个水下航行器上的平台控制系统；

所述岸基指挥系统用于根据异构体编队执行的任务集生成任务信息，并且将任务信息发送给编队协同控制系统；

所述平台控制系统用于对水下航行器的运动信息进行采集，并且将采集的运动信息发送给编队协同控制系统；

所述编队协同控制系统用于根据任务信息生成各个水下航行器的轨迹信息，根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息；并且将轨迹信息和平台控制反馈信息发送给平台控制系统。

通过采用上述方案，通过在水下航行器编队中设置编队领导单元，进而以编队领导单元对其所属的编队成员进行协同控制，在进行水下探测时，通过岸基指挥系统输入异构体编队执行的任务集，进而进行中央控制，统一任务分发；在执行任务的过程中，采用分布式控制，通过各个编队协同控制系统别与其所属的平台控制系统通讯，进而对各个水下航行器进行运动反馈控制，缩小数据信息的通讯距离以及统一处理的数据信息量，从而在处理任务时更加高效灵活。

较佳的，所述岸基指挥系统包括人机界面、岸基通讯模块以及任务决策模块；