[發明專利]一種異構多無人系統編隊與協同目標驅離方法

有效

• 申請號: 202011611944.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112612212B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 王曰英;陳匯資;成敏;周衛祥;吳乃龍;嚴懷成;楊希祥;羅均
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 鄭州翊博專利代理事務所(普通合伙) 41155
• 代理人: 付紅莉

一種異構多無人系統編隊與協同目標驅離方法，屬于無人系統協同編隊技術，通過無人機對未知目標的識別與跟蹤、構建無人機與無人艇通信連結、多無人艇編隊航行、無人機?多無人艇協同驅離等多個步驟，來實現海岸對非法船只執行驅離任務的目的。本發明通過無人機前期偵察獲得了非法目標信息，為制定更有針對性的驅離方案提供了大量的數據，之后又作為通訊和導航中繼，有效解決了復雜海洋環境下無人艇艇載儀器功效下降可能引起的潛在風險，從而為無人艇編隊與協同驅離的有效實施提供了重要的保障。

技術領域

本發明涉及無人系統協同編隊技術領域，具體是一種異構多無人系統編隊與協同目標驅離方法。

背景技術

無人艇作為海防的重要環節，當前備受各方重視和青睞，然而，傳統無人艇在執行驅離等任務時，由于對入侵船只信息（如船體幾何尺寸、機動性等）獲取較少，往往只能盲目的出動無人艇實施驅離，這大大增加了驅離失敗的可能。此外，在執行驅離任務時，若作為通信中繼的主艇與非法船只發生碰撞，導致通訊設備損壞，這會造成編隊之間各艇的通信失聯，導致其余無人艇無法正常繼續執行編隊驅離任務。因此，如果岸基中控系統能在無人艇編隊出發前獲得目標船只的尺寸、機動性等基本信息，就可以因地制宜制定驅離方案，并且派遣針對類型的無人艇實施編隊驅離任務，這就大大降低任務的執行難度。另外，如何有效的保持驅離過程中的通信通暢也是一個亟待解決的問題。

現有的無人系統編隊聯合執行任務，大多采用同構無人系統，即多無人艇或者多無人機，同構無人系統結構和航行控制一致，便于編隊時的協同控制，即使有異構無人系統編隊聯合任務，也是采用了水面和水下的無人系統聯合，同時應對海浪的海洋環境，相對方便控制，但是與同構無人系統聯合執行任務一樣，難以實現兼顧空中無人機的精準定位和水面無人艇的近距離工作，這使得無人系統能夠執行的任務類型及其狹窄，因此，迫切需要一種方案能夠實現海空無人系統協同編隊，執行驅離任務。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提出一種異構多無人系統編隊與協同目標驅離方法，來實現指導空中無人系統和水面無人系統進行協同編隊執行驅離任務。

本發明要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種異構多無人系統編隊與協同目標驅離方法，包括以下步驟：

（1）無人機對未知目標的識別與跟蹤：海事雷達捕獲未知的動態目標，岸基中控系統向無人機下達目標跟蹤指令，無人機在跟蹤控制器的控制下到達動態目標上空并對未知目標進行實時監控，與此同時無人機將目標信息傳輸至岸基中控系統；岸基中控系統根據所獲目標信息確定該目標是否合法，當該目標為合法船只時，無人機返航；當其為非法船只時，岸基中控系統根據該目標信息迅速確定參與驅離的無人艇類型與數量，并制定驅離方案；

（2）構建無人機與無人艇通信連結：無人艇編隊接到驅離命令后，立即與無人機建立通信連接，無人艇編隊包括主無人艇，主無人艇與其余無人艇保持通信連接，無人機與主無人艇之間采用點對點無線網橋通信鏈路的方式互相通信；

（3）多無人艇編隊航行：主無人艇艇載工控機以無人機位置為目標點，合理的規劃路徑，并根據目標位置動態變化來不斷優化路徑，其余無人艇與主艇保持編隊航行；無人艇編隊航行時，主無人艇采用目標跟蹤控制器，其余無人艇選擇編隊保持控制器；

（4）無人機-多無人艇協同驅離：當無人艇編隊到達非法船只附近時，執行預先制定的驅離方案；為防止無人艇在復雜海況下部分艇載儀器功效下降，在協同驅離階段以無人機為通信和導航中繼。