無人水下航行器群體協(xié)同作業(yè)多任務(wù)自主規(guī)劃方法研究.pdf

1、無人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle, UUV)群體協(xié)同作業(yè)多任務(wù)自主規(guī)劃主要包含UUV群體協(xié)同作業(yè)多任務(wù)分配和UUV作業(yè)多任務(wù)航路規(guī)劃兩個方面內(nèi)容。UUV群體協(xié)同作業(yè)多任務(wù)分配，就是將一個或多個規(guī)模較大、復(fù)雜度較高的任務(wù)依據(jù)任務(wù)的屬性分解成不同類型的子任務(wù)，再將子任務(wù)依照時間、空間順序分派給具有相應(yīng)能力的UUV。UUV作業(yè)多任務(wù)航路規(guī)劃，就是當(dāng)任務(wù)分配完成后，規(guī)劃每個UUV在未知環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)時的航行

2、路徑。本文主要研究工作如下：
　　本文首先對UUV群體協(xié)同作業(yè)多任務(wù)自主規(guī)劃中涉及到的任務(wù)和UUV的類型進(jìn)行了詳細(xì)描述，并構(gòu)建了自主規(guī)劃的模型。在模型中分別對UUV集合、任務(wù)集合和任務(wù)子集之間的關(guān)系進(jìn)行說明，并設(shè)計了自主規(guī)劃模型的評價函數(shù)和約束條件。其次，根據(jù)任務(wù)和 UUV類型的不同，將任務(wù)分配分為同構(gòu)型 UUV單類型多任務(wù)分配和異構(gòu)型 UUV多類型多任務(wù)分配兩種分配方式。針對同構(gòu)型 UUV單類型多任務(wù)分配，本文采用改進(jìn)的蟻群優(yōu)化

3、算法，算法中設(shè)計了狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率、任務(wù)分配評價函數(shù)、信息素更新公式和算法流程。并依照任務(wù)和UUV類型匹配的原則，提出了將異構(gòu)型UUV多類型多任務(wù)分配轉(zhuǎn)化為多個同構(gòu)型 UUV單類型多任務(wù)分配。然后，針對UUV在水下未知環(huán)境，依據(jù)任務(wù)分配所得任務(wù)序列執(zhí)行任務(wù)的過程，建立基于多波束前視聲納視域范圍的環(huán)境模型。如果UUV所攜帶的前視聲納在航行路徑上檢測到障礙物，則可通過該模型獲取障礙物的具體位置信息，再調(diào)用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法生成新的安全路徑，成功