[发明专利]面向溢油围捕的柔性连接式双无人艇自主协同方法

摘要

本发明公开了一种面向溢油围捕的柔性连接式双无人艇自主协同方法，(1)根据溢油所在位置、无人艇初始位置与柔性连接式无人艇的动力学特性，规划出一条满足多个约束条件的航行轨迹；(2)对得到的航行轨迹进行轨迹跟踪；(3)在进行轨迹跟踪过程中，为确保双无人艇能够完成任务，并减小柔性连接作用力和力矩的不利影响，采用基于模糊零空间的行为融合方法，根据所述柔性连接作用力和力矩的影响、实时地修正无人艇的期望艏向与航速；(4)无人艇的运动控制器解算出控制指令，驱使无人艇的实际艏向与航速达到期望值。本发明利用模糊零空间方法有效消除柔性连接作用力和力矩产生的不利影响，实现了柔性连接式双无人艇的自主协同控制。

主权项

1.面向溢油围捕的柔性连接式双无人艇自主协同方法，其特征在于：步骤如下：第一步：利用惯导以及GPS获得双无人艇当前位姿状态；第二步：双无人艇判断是否需要对溢油进行围捕：若需要进行围捕，则探测溢油位置以及溢油面积；若不需要进行围捕，则获取目的地的位置；第三步：根据双无人艇是向溢油位置前进或向目的地位置前进以及双无人艇完成任务时的位姿约束条件，规划无人艇的航迹，并利用遗传算法选择适应度函数的值最高的航迹；第四步：双无人艇获得规划出的最优航迹，对所述的航迹进行航迹跟踪；第五步：使用基于模糊零空间的行为融合方法修正无人艇的航态，得到双无人艇的期望的艏向与航速；首先，控制器更新双无人艇的位置艏向，判断双无人艇是否到达目的地：若双无人艇已经到达目的地，则跳出行为融合过程；若双无人艇未到达目的地，则判断双无人艇是否接近溢油位置：若双无人艇与溢油位置之间的距离减小到给定的阈值，则修改双无人艇的期望间距；若距离溢油位置在所述给定的阈值范围外，则判断双无人艇之间的间距是否满足溢油围捕行为的要求：若满足要求，控制器只对队形保持行为和轨迹跟踪行为进行行为融合；若双无人艇之间的间距不满足要求，则控制器对溢油围捕行为，队形保持行为和轨迹跟踪行为三个行为进行行为融合；然后，控制器判断双无人艇的纵向偏差是否满足要求：若满足要求，则直接输出行为融合后的期望艏向与速度；若不满足要求，则加入速度动态调整行为进行行为融合，再输出行为融合后的期望艏向与速度；得到输出的期望艏向与速度后，判断双无人艇的队形是否稳定：若队形稳定，控制器直接输出双无人艇的期望艏向和速度，否则控制重新获取双无人艇的位置和艏向，再次进行行为融合，直到双无人艇的队形达到稳定状态；第六步：利用无人艇的运动控制器对无人艇进行运动控制，驱使无人艇达到期望的艏向与航速；第七步：判断是否已经到达目的地：若双无人艇未到达目的地，将重新获取双无人艇当前位姿，继续进行第二步；若双无人艇已经到达目的地，表示溢油围捕的整个过程顺利完成。