[發明專利]一種多無人艇協同搜索控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110012855.6
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112817318B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 蒲華燕;劉源;羅均;謝志江;李小毛;謝佳佳;蘇洲;彭艷;謝少榮
• 申請（專利權）人: 上海大學;重慶大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/00;G05B13/04;G05B13/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種多無人艇協同搜索控制方法，其特征在于，包括：

確定無人艇團隊的任務區域；所述無人艇團隊包括多個無人艇；一個所述無人艇對應一個目標搜索策略輸出模型；所述目標搜索策略輸出模型是基于訓練樣本和DDQN網絡結構訓練得到的；

根據所述任務區域和概率圖方式，確定當前時刻每個所述無人艇對應的環境感知信息；所述環境感知信息包括目標信息、協作信息、障礙物觀察信息以及避免碰撞信息；

將當前時刻每個所述無人艇對應的環境感知信息分別輸入到相應的所述目標搜索策略輸出模型中以獲取下一個時刻每個所述無人艇的執行動作；

將下一個時刻每個所述無人艇的執行動作發送至對應的無人艇執行結構中以對所述任務區域內的水下目標進行搜索；

所述根據所述任務區域和概率圖方式，確定當前時刻每個所述無人艇對應的環境感知信息，具體包括：

根據所述任務區域和所述無人艇團隊內無人艇的個數，計算每個所述無人艇對應的任務子區域；基于概率圖方式，確定當前時刻每個無人艇在對應的任務子區域內采集到的環境感知信息；

所述目標信息的確定過程為：

以所述任務子區域的一個角點為原點建立xy坐標系；對所述任務子區域進行分割，得到多個大小相同的單元格，并基于所述xy坐標系計算每個所述單元格的中心位置坐標；確定每個單元格目標存在概率；以每個所述單元格目標存在概率為基礎，采用伯努利分布概率算法，對每個所述單元格建模，得到每個所述單元格對應的目標存在概率模型；確定當前時刻所述無人艇的感應區域；根據每個所述單元格的中心位置坐標、每個所述單元格對應的目標存在概率模型以及當前時刻所述無人艇的感應區域，計算當前時刻所述無人艇對應的目標存在概率圖；根據當前時刻所述無人艇對應的目標存在概率圖，確定當前時刻所述無人艇對應的目標信息。

2.根據權利要求1所述的一種多無人艇協同搜索控制方法，其特征在于，所述協作信息的確定過程為：

根據公式C_i,k＝{c_i,k,j∈R:||g-a_i,k||≤R_c}確定當前時刻所述無人艇對應的協作信息；

其中，C_i,k表示第i個無人艇在第k時刻的協同信息，c_i,k,j表示第k時刻第i個無人艇在第j個單元格中的協作信息，R表示任務子區域的半徑，a_i,k表示第i個無人艇在第k時刻的位置，g表示第j個單元格的位置，R_c表示通信半徑。

3.根據權利要求1所述的一種多無人艇協同搜索控制方法，其特征在于，所述障礙物觀察信息的確定過程為：

根據公式O_i,k＝{o_i,k,j∈R:||a_i,k-O_bstacle||≤R_o}確定當前時刻所述無人艇對應的障礙物觀察信息；

其中，O_i,k表示第i個無人艇在第k時刻的障礙物觀察信息，o_i,k,j表示第k時刻第i個無人艇在第j個單元格中的障礙物觀察信息，R表示任務子區域的半徑，a_i,k表示第i個無人艇在第k時刻的位置，O_bstacle表示障礙物的位置，R_o表示避障半徑。

4.根據權利要求1所述的一種多無人艇協同搜索控制方法，其特征在于，所述避免碰撞信息的確定過程為：

根據公式d_i,k＝{d_i,k,j∈R:||g-a_i,k||≤R_d}確定當前時刻所述無人艇對應的避免碰撞信息；

其中，d_i,k表示第i個無人艇在第k時刻的避免碰撞信息，d_i,k,j表示第k時刻第i個無人艇在第j個單元格中的避免碰撞信息，R表示任務子區域的半徑，a_i,k表示第i個無人艇在第k時刻的位置，g表示第j個單元格的位置，R_d表示碰撞半徑。