[發(fā)明專利]一種基于改進自映射算法的多無人水面艇多任務(wù)分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011176582.0
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112327838B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏國清;孫顯信;夏小明;孫創(chuàng)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種基于改進自映射算法的多無人水面艇多任務(wù)分配方法，包括導(dǎo)引系統(tǒng)、多任務(wù)分配模塊、路徑規(guī)劃模塊、控制系統(tǒng)、船舶執(zhí)行機構(gòu)、無人水面艦艇、傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；首先得到每艘無人水面艦艇需要完成的任務(wù)的集合；之后將每艘無人水面艦艇需要訪問的任務(wù)節(jié)點傳輸?shù)铰窂揭?guī)劃模塊；其次為了實現(xiàn)對每艘無人水面艦艇得到的任務(wù)集進行訪問，本發(fā)明的優(yōu)勢是使用改進自映射算法的多任務(wù)分配模塊能夠?qū)Χ酂o人水面艇系統(tǒng)進行多任務(wù)分配，使用改進自映射算法和人工勢量場函數(shù)的路徑規(guī)劃模塊對多無人水面艇進行并行的路徑規(guī)劃設(shè)計，最終實現(xiàn)多無人水面艇的多任務(wù)分配和路徑規(guī)劃功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的目的在于針對多無人水面艇的多任務(wù)分配和路徑規(guī)劃問題，提供一種能夠解決問題的多任務(wù)分配算法和路徑規(guī)劃算法，特別是提供一種基于改進自映射算法的多無人水面艦艇多任務(wù)分配方法。

背景技術(shù)

隨著國家對海洋的重視，有效的利用和開發(fā)海洋資源，進行海洋科研、海洋環(huán)境監(jiān)測等，關(guān)乎人民的利益，更關(guān)乎國家的未來發(fā)展。在這種情況之下，無人水面艇可以作為一種良好的“替代品”。無人水面艇能夠代替人們在危險海域活動，能夠?qū)崿F(xiàn)進行海洋測繪、水文信息采集、環(huán)境監(jiān)測等功能。

但是，單艘無人水面艇仍然存在一定的局限性，如：監(jiān)測或搜索范圍小，機動性相對較差，無法實現(xiàn)系統(tǒng)的拓展等。為此，人們提出了“多無人水面艇”這一概念。多無人水面艇具有眾多優(yōu)勢，能夠很好的彌補單無人水面艇的種種不足。例如：能夠監(jiān)測更加廣闊海域的水文信息，機動性更高等。因此，有必要加深對多任務(wù)分配和路徑規(guī)劃的多無人水面艦艇的研究。然而，國內(nèi)相對來說，對多無人水面艦艇這方面的研究不多，大多數(shù)文獻都在圍繞單艘無人水面艦艇進行研究和控制算法的設(shè)計。

中國專利CN108684005A提出了一種基于自映射算法的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)中多水下無人船高效數(shù)據(jù)收集方法。與該方法的不同是，其針對的研究對象是多水下無人船，提出的基于自映射算法的任務(wù)分配算法和改進蟻群算法都是針對多水下無人船，屬于水下無人船領(lǐng)域。沒有考慮多任務(wù)分配和路徑規(guī)劃相結(jié)合的控制方式，并且沒有考慮到障礙物的存在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對多無人水面艇的多任務(wù)分配和路徑規(guī)劃問題，提供一種能夠解決問題的多任務(wù)分配算法和路徑規(guī)劃算法，特別是提供一種基于改進自映射算法的多無人水面艦艇多任務(wù)分配方法。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

1、本發(fā)明提供的是一種基于改進自映射算法的多無人水面艇多任務(wù)分配方法。包括導(dǎo)引系統(tǒng)1、多任務(wù)分配模塊2、路徑規(guī)劃模塊3、控制系統(tǒng)4、船舶執(zhí)行機構(gòu)5、無人水面艦艇6、傳感器系統(tǒng)8、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9。

1)導(dǎo)引系統(tǒng)1通過給定的船舶位置包括船舶的位置和艏向和船舶的初始位置，計算出船舶各個時刻的位置及其關(guān)于時間的導(dǎo)數(shù)即船舶的速度，并將位置和速度信息傳給多任務(wù)分配模塊2；

2)傳感器系統(tǒng)8將測量得到的無人水面艇實時的位置和速度信息，以及水面障礙物的位置信息傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9。

3)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9將傳感器系統(tǒng)8采集到的無人水面艇的位置和速度信息，以及障礙物的位置信息等內(nèi)容進行數(shù)據(jù)處理，并將其傳遞到多任務(wù)分配模塊2。

4)多任務(wù)分配模塊2將接收到的經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9和導(dǎo)引系統(tǒng)1的數(shù)據(jù)進行處理，是通過改進的自映射算法，結(jié)合無人水面艦艇的數(shù)量，對所有的任務(wù)進行分配，從而得到每艘無人水面艦艇需要執(zhí)行的任務(wù)的集合，并將得到的分配結(jié)果傳遞到路徑規(guī)劃模塊3。

5)路徑規(guī)劃模塊3將多任務(wù)分配模塊2傳遞的任務(wù)集信息進行處理，通過改進的自映射算法和人工勢量場法進行路徑設(shè)計，經(jīng)過計算處理后，將結(jié)果傳遞到控制系統(tǒng)4。

6)控制系統(tǒng)4將路徑規(guī)劃模塊3的信息進行處理，得到控制指令，并將該控制指令傳遞給執(zhí)行機構(gòu)5。