基于改进神经网络的多AUV全覆盖路径规划 被引量：18

1

作者 朱大奇 朱婷婷 颜明重 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1505-1514,共10页

针对三维环境下的多自主水下机器人(AutonomousUnderwaterVehicle,AUV)全覆盖路径规划问题,提出一种基于改进神经网络—Glasius生物启发神经网络(GlasiusBio-inspiredNeural Network,GBNN)的全覆盖路径规划算法。对AUV的水下工作环境构... 针对三维环境下的多自主水下机器人(AutonomousUnderwaterVehicle,AUV)全覆盖路径规划问题,提出一种基于改进神经网络—Glasius生物启发神经网络(GlasiusBio-inspiredNeural Network,GBNN)的全覆盖路径规划算法。对AUV的水下工作环境构建离散的三维栅格地图;根据栅格地图,建立相对应的三维GBNN模型;根据GBNN活性值的动态变化,AUV规划各自的搜索路径,对水下任务区域进行全覆盖搜索。仿真结果表示,多AUV可以协同完成覆盖搜索任务,能够自动避开各类静态和动态的障碍物,自动逃离路径的死锁区。 展开更多

关键词 多auv 三维环境 全覆盖路径规划 Glasius生物启发神经网络

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基于多AUV协作的稀疏水下传感网定位技术研究 被引量：11

2

作者 张美燕 蔡文郁 郑晓丹 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1274-1280,共7页

如何在稀疏部署的水下传感器网络中实现传感器节点的高效定位是一个研究热点。提出了一种基于多个移动AUV协作的水下传感器网络内节点定位机制,利用AUV的精确自导航功能实现对网内未知位置节点的定位协助。提出的协作定位算法扩展了水... 如何在稀疏部署的水下传感器网络中实现传感器节点的高效定位是一个研究热点。提出了一种基于多个移动AUV协作的水下传感器网络内节点定位机制,利用AUV的精确自导航功能实现对网内未知位置节点的定位协助。提出的协作定位算法扩展了水下传感器网络的网内节点位置迭代估计方法,将信标节点和多AUV联合作为定位参考点,然后推导了基于最小二乘法的定位估计方程。仿真结果验证了该方法可以在定位节点比例、归一化定位误差和平均置信度等几个方面提高定位性能。 展开更多

关键词 水下传感器网络 协作定位 迭代定位 多auv

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多AUV队形控制的新方法 被引量：7

3

作者 吴小平 冯正平 朱继懋 《舰船科学技术》 北大核心 2008年第2期128-134,共7页

基于机器人队形控制中的领航者-跟随者方法(Leader-Follower Method)和基于行为方法(Behavior-based Method),提出了一种用于多自治水下机器人(AUV)队形控制的新方法。该方法以领航者来确定整个AUV编队的前进状态,跟随者时刻跟随领航者... 基于机器人队形控制中的领航者-跟随者方法(Leader-Follower Method)和基于行为方法(Behavior-based Method),提出了一种用于多自治水下机器人(AUV)队形控制的新方法。该方法以领航者来确定整个AUV编队的前进状态,跟随者时刻跟随领航者以保持一定的队形形状。同时,领航者和跟随者都被赋予一定的行为特性以实现奔向目标、队形维持、队形转换及障碍避碰等功能。考虑到领航者在行进过程中有可能会发生意外而导致任务失败,本方法设定一特殊的跟随者令其作为候选领航者时刻跟随领航者以防万一。分别采用模糊规划器和Line of Sight(LOS)技术来实现AUV编队的障碍避碰和导航。 展开更多

关键词 多auv 队形控制 LINE of SIGHT

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多智能体Q学习在多AUV协调中的应用研究 被引量：4

4

作者 严浙平 李锋 黄宇峰 《应用科技》 CAS 2008年第1期57-60,共4页

分析了近年来提出的几种主要单、多智能体强化算法,提出一种多智能体Q学习算法,并将它用于多AUV协调中.此算法融合了Nash-Q、CE-Q及WoLF-PHC的算法思想或表达形式,程序简单、容易计算,并且具有很好的收敛性.多AUV协调控制仿真实验结果... 分析了近年来提出的几种主要单、多智能体强化算法,提出一种多智能体Q学习算法,并将它用于多AUV协调中.此算法融合了Nash-Q、CE-Q及WoLF-PHC的算法思想或表达形式,程序简单、容易计算,并且具有很好的收敛性.多AUV协调控制仿真实验结果表明这个算法是有效的. 展开更多

关键词 多智能体 Q学习 NASH均衡 多auv

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基于水声通信的多AUV队形控制实现 被引量：6

5

作者 阎述学 李一平 封锡盛 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第S1期118-122,共5页

在队形控制方法理论研究与仿真验证的基础上,采用稳定水下机器人(AUV)平台,首次开展了基于水声通信的多AUV编队试验。试验中设置不同的航行编队距离参数,取得了良好的编队效果。通过湖上试验验证了所采用的队形控制方法的有效性。从实... 在队形控制方法理论研究与仿真验证的基础上,采用稳定水下机器人(AUV)平台,首次开展了基于水声通信的多AUV编队试验。试验中设置不同的航行编队距离参数,取得了良好的编队效果。通过湖上试验验证了所采用的队形控制方法的有效性。从实际应用的角度结合试验结果分析了基于水声通信的多AUV队形控制存在的问题和难点,对实际试验效果与仿真结果的差异给出了解释,并提出了下一步试验的改进方法与注意事项。 展开更多

关键词 多auv 队形控制 水声通信 编队试验

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未知环境下多AUV协同避障方法研究 被引量：2

6

作者 刘亚 曾俊宝 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第10期2929-2934,3032,共7页

针对多AUV(autonomous underwater vehicle)系统在未知环境中进行路径规划时难以兼顾避障与编队的问题,提出了一种基于领航—跟随者与行为的多AUV协同避障方法。首先,通过构造碰撞危险度及偏离目标评价函数,设计了AUV局部路径规划方法;... 针对多AUV(autonomous underwater vehicle)系统在未知环境中进行路径规划时难以兼顾避障与编队的问题,提出了一种基于领航—跟随者与行为的多AUV协同避障方法。首先,通过构造碰撞危险度及偏离目标评价函数,设计了AUV局部路径规划方法;在此基础上,结合编队控制方法,分别为领航者和跟随者设计不同的行为以及行为选择模式。半物理仿真实验结果表明,该算法能够实现多AUV系统在未知环境中的协同避障,且队形偏离度与恢复队形时间优于传统多机器人避障算法。实验结果证明了该算法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 路径规划 多auv 协同避障 领航—跟随者 行为

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多域限界内多AUV巡逻航路规划方法 被引量：3

7

作者 严浙平 何靓文 李娟 《水下无人系统学报》 2017年第4期237-242,共6页

传统粒子群优化算法在应用于复杂环境自主式水下航行器(AUV)协同航路规划时,由于粒子群更新过程中缺少约束性,极易产生不可行路径。针对该问题,文中提出了一种适用于复杂环境的多AUV协同航路规划优化算法。该方法将预测控制与粒子群算... 传统粒子群优化算法在应用于复杂环境自主式水下航行器(AUV)协同航路规划时,由于粒子群更新过程中缺少约束性,极易产生不可行路径。针对该问题,文中提出了一种适用于复杂环境的多AUV协同航路规划优化算法。该方法将预测控制与粒子群算法相结合,将两步预测植入粒子更新过程,对更新的粒子进行检测,避免了不可行粒子的生成。文中基于栅格法对环境进行建模,将环境的覆盖信息、不确定度等存入矢量栅格中。将文中改进的算法以岛礁监视为应用背景进行了仿真验证,结果表明,该算法实现了在复杂环境中的多AUV巡逻航路规划,且对于不同性质区域具有不同的巡逻频率,具有较好的巡逻效能,更符合实际的应用环境。 展开更多

关键词 多auv 协同路径规划 预测控制 粒子群算法

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多AUV覆盖控制研究 被引量：2

8

作者 吴小平 冯正平 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期118-127,共10页

本文设计了一种多自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,简称AUV)分布式覆盖控制算法。算法定义了一个位置优化函数以描述覆盖控制的质量,覆盖控制目标就是使此函数值最小化,从而使一群能够相互通信的AUV最终形成质心Voronoi... 本文设计了一种多自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,简称AUV)分布式覆盖控制算法。算法定义了一个位置优化函数以描述覆盖控制的质量,覆盖控制目标就是使此函数值最小化,从而使一群能够相互通信的AUV最终形成质心Voronoi分布来对预定的区域进行调查。对于非均匀分布区域,本文采用蒙特卡罗法来计算多边形区域的质心。数值仿真结果表明,无论对于均匀或是非均匀密度分布,覆盖控制算法都能取得满意的效果。 展开更多

关键词 多auv 质心Voronoi划分(CVT) 覆盖控制 MONTE Carlo法 VORONOI划分

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动态传递优先权的多AUV避碰规划方法 被引量：2

9

作者 严浙平 王爱兵 湛鑫 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期66-71,共6页

以刚体运动的动量和动量矩定理为基础,建立了AUV的空间四自由度运动的数学模型,基于消息的通讯机制,采用动态优先权策略成功地解决了AUV编队航行过程中的避碰避障问题,并建立了环境仿真器,进行了多AUV协调避碰仿真实验,效果良好,验证了... 以刚体运动的动量和动量矩定理为基础,建立了AUV的空间四自由度运动的数学模型,基于消息的通讯机制,采用动态优先权策略成功地解决了AUV编队航行过程中的避碰避障问题,并建立了环境仿真器,进行了多AUV协调避碰仿真实验,效果良好,验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 船舶 舰船工程 多auv 信息交互 优先权 动态 仿真

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基于Simulink/VRML的多AUV视景仿真系统实现

10

作者 钟勇潮 《鱼雷技术》 2009年第4期57-60,共4页

针对多AUV海上试验风险大,成本高,周期长等问题,建立多AUV仿真平台是解决这些问题的有效途径。本文在MATLAB仿真环境中建立了一套分布式的可视化仿真系统,利用Simulink的S-function开发了基于TCP/IP的网络通信接口,采用VRML建模技术构... 针对多AUV海上试验风险大,成本高,周期长等问题,建立多AUV仿真平台是解决这些问题的有效途径。本文在MATLAB仿真环境中建立了一套分布式的可视化仿真系统,利用Simulink的S-function开发了基于TCP/IP的网络通信接口,采用VRML建模技术构建了水下航行体的3D实体模型、海洋环境模型和海底地形模型,最后通过Sim-ulink的VR-Sink模块实现了水下航行体的驱动。仿真结果表明,该系统能够在局域网中逼真地演示多AUV在虚拟海洋环境中的协同工作过程,验证了协同控制策略的有效性,为深入开展多AUV技术研究提供了参考。 展开更多

关键词 多auv 分布式仿真 视景仿真 系统函数 虚拟现实工具箱

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基于盲区概念减少通信量的多AUV编队控制

11

作者 周添 康凤举 《兵工自动化》 2011年第9期61-64,共4页

针对在水下复杂环境中编队控制多AUV协作的问题,设计一种使用人工势场和虚拟领航者并引入盲区设计的多AUV分布式协作控制方法。介绍一种用于AUV集群在无障碍条件下的形成期望编队的反馈控制规律,详细分析了基于虚拟领航者和盲区概念以... 针对在水下复杂环境中编队控制多AUV协作的问题,设计一种使用人工势场和虚拟领航者并引入盲区设计的多AUV分布式协作控制方法。介绍一种用于AUV集群在无障碍条件下的形成期望编队的反馈控制规律,详细分析了基于虚拟领航者和盲区概念以减少通信量的控制规则,建立了AUV编队的数学模型,通过反馈控制完成AUV集群的预定编队,在无障碍环境下达成一种能减少通信量的AUV编队的协调与控制。仿真实验结果验证了该编队控制律的有效性。 展开更多

关键词 多auv 编队控制 盲区 减少通信

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多AUV协同导航问题的研究现状与进展 被引量：46

12

作者 徐博 白金磊 +2 位作者 郝燕玲 高伟 刘亚龙 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期445-461,共17页

自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)协同导航是未来50年解决水下中间层区域AUV导航定位的重要方法.本文针对多AUV协同导航,对该领域相关问题的研究进展进行了综述,包括:1)论述多AUV协同导航领域的研究现状,包括协同导... 自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)协同导航是未来50年解决水下中间层区域AUV导航定位的重要方法.本文针对多AUV协同导航,对该领域相关问题的研究进展进行了综述,包括:1)论述多AUV协同导航领域的研究现状,包括协同导航问题界定、特点综述与讨论;2)分析多AUV协同导航系统模型及相关算法的研究进展,包括基于优化的、基于参数估计的和基于贝叶斯估计的滤波算法;3)对协同导航网络下的误差建模与补偿方法的研究进展进行了综述,包括未知洋流的影响、水声通信延迟补偿等;4)从影响协同导航定位精度的角度出发,对AUV协同导航的可观测性与编队最优构型设计的研究进展进行了一系列的分析;5)陈述目前多AUV协同导航中存在的关键问题,并讨论其发展趋势. 展开更多

关键词 多auv协同导航 水声通信延迟 信息融合算法 编队构型

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多个水下机器人动态任务分配和路径规划的信度自组织算法 被引量：16

13

作者 朱大奇 曹翔 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期762-769,共8页

针对多个水下机器人(autonomous underwater vehicles,AUVs)动态任务分配和路径规划速度跳变问题,引入栅格信度函数概念,给出一种改进的栅格信度自组织(belief function self-organizing map,BFSOM)算法.目的是控制一组AUV有效地到达所... 针对多个水下机器人(autonomous underwater vehicles,AUVs)动态任务分配和路径规划速度跳变问题,引入栅格信度函数概念,给出一种改进的栅格信度自组织(belief function self-organizing map,BFSOM)算法.目的是控制一组AUV有效地到达所有指定的目标位置,同时保证AUV能够自动的避开障碍物.首先,自组织神经网络(self-organizing map,SOM)算法对多AUV系统进行任务分配,使得每个目标位置都有一个AUV去访问.整个分配过程包括定义SOM神经网络的初始权值、获胜者选择、邻域函数的计算3个步骤;其次,根据栅格信度函数和环境信息更新SOM获胜神经元的权值,使得每个AUV在访问对应目标的过程中能够自动避障并且克服速度跳变,实现AUV自动有效路径规划.最后,通过仿真实验证明了本文提及算法的有效性. 展开更多

关键词 多auv系统 自组织神经网络 动态任务分配 信度函数 避障 速度跳变

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基于多AUV间任务协作的水下多目标探测路径规划 被引量：8

14

作者 张美燕 蔡文郁 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1101-1107,共7页

利用自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)对水下多目标进行协同探测是目前海洋技术领域的研究热点。主要研究在水下三维区间内的多AUV任务分配与协作探测路径规划机制,建立了以每个AUV能量耗费与能耗均衡为约束条件的... 利用自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)对水下多目标进行协同探测是目前海洋技术领域的研究热点。主要研究在水下三维区间内的多AUV任务分配与协作探测路径规划机制,建立了以每个AUV能量耗费与能耗均衡为约束条件的水下三维空间中的多旅行商MTSP(Multiple Traveling Salesman Problem)问题模型,利用遗传算法GA(Genetic Algorithm)对该NP-Complete问题进行启发式求解,同时设计了考虑巡航总路径及访问目标数的适应度函数以提高多AUV间的能耗均衡性,实现多个AUV对多个水下目标的优化协同探测。最后本文利用MATLAB R2014a软件对多AUV任务协作与多目标探测路径规划机制进行了仿真,仿真结果验证了本文方法能均衡多AUV多目标探测问题的能量消耗,进而提高巡航速度和生命周期。 展开更多

关键词 水下目标探测 任务分配 移动路径规划 多auv协作

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FMM与改进GBNN模型相结合的多AUV实时围捕算法 被引量：6

15

作者 陈铭治 朱大奇 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期2845-2854,共10页

多自主水下机器人(AUV)实时围捕是一个综合的研究课题,包括联盟生成和目标追捕等阶段.首先,基于快速行进算法(FMM)预估围捕时间,有效形成多AUV的动态围捕联盟;然后,在追捕阶段,AUV需要立即跟踪智能逃逸机器人以防止其逃跑.为了实现这一... 多自主水下机器人(AUV)实时围捕是一个综合的研究课题,包括联盟生成和目标追捕等阶段.首先,基于快速行进算法(FMM)预估围捕时间,有效形成多AUV的动态围捕联盟;然后,在追捕阶段,AUV需要立即跟踪智能逃逸机器人以防止其逃跑.为了实现这一目标,在GBNN(Glasius biological inspired neural network)模型中使用反比例函数替换指数函数计算神经元连接权值,加入额外的衰减项,并提出两点加快神经元活性传播的改进措施,使其适用于实时追捕路径规划.仿真研究表明,围捕联盟形成机制和反比例权值GBNN模型实时路径规划策略都显示出其优越性.在水下环境的多AUV协作围捕中,所提出的围捕控制算法可以提高围捕效率,减少AUV所花费的追捕距离和逃逸机器人的逃逸距离. 展开更多

关键词 多auv协作 实时围捕 快速行进算法(FMM) GBNN

原文传递

改进虚拟领航者在多AUV队形控制中的应用

16

作者 杨洋 王征 +1 位作者 周帅 尹洋 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第2期19-23,30,共6页

针对多AUV系统的传统领航者队形控制方法中存在的易受环境扰动影响和易崩溃等问题,提出了基于人工势场的改进虚拟领航者方法。设计了一种四层结构的编队体系分层框架,并对其中队形设计层与行为控制层进行了描述;分别针对虚拟领航者对AU... 针对多AUV系统的传统领航者队形控制方法中存在的易受环境扰动影响和易崩溃等问题,提出了基于人工势场的改进虚拟领航者方法。设计了一种四层结构的编队体系分层框架,并对其中队形设计层与行为控制层进行了描述;分别针对虚拟领航者对AUV成员施加的斥力与引力、AUV成员间的斥力与引力、障碍物对AUV施加的斥力设计了适当的人工势场函数,并考虑了最大通信距离带来的约束。通过仿真验证,对比分析了传统领航者-跟随者法与改进虚拟领航者法的队形轨迹与位置偏差的误差曲线,证明了所设计的算法能完成队形控制任务,编队控制效果优于传统领航者方法。 展开更多

关键词 多auv系统 队形控制 虚拟领航者 人工势场

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面向复杂地形海洋勘探的Multi-AUV编队协同控制策略 被引量：3

17

作者 姜成林 徐会希 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第2期93-100,共8页

针对Multi-AUV编队执行复杂海底地形勘探任务的实际需求和问题,提出Multi-AUV的编队协同控制策略。首先采用领航-跟随思想和反馈线性化方法推导出编队控制律,使Multi-AUV编队可以维持在恒定的几何队形进行巡航,实现高效的并行作业;其次... 针对Multi-AUV编队执行复杂海底地形勘探任务的实际需求和问题,提出Multi-AUV的编队协同控制策略。首先采用领航-跟随思想和反馈线性化方法推导出编队控制律,使Multi-AUV编队可以维持在恒定的几何队形进行巡航,实现高效的并行作业;其次为使搭载的设备获得更佳的扫描效果,引入基于最小二乘法估计的高度控制方法,以保持AUV处在期望的距底高度;然后针对执行梳状探测路径中存在的路径变换和极端地形避障问题提出路径变换优化策略和避障策略,最后通过计算机仿真试验验证提出的编队方法和策略在执行海底复杂地形探测任务中的有效性。 展开更多

关键词 多auv编队 协同控制策略 复杂地形 海洋勘探

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多AUV虚拟仿真测试平台实时仿真技术研究 被引量：3

18

作者 朱昊林 严卫生 +1 位作者 郝莉莉 高剑 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2010年第8期1768-1770,共3页

为了对多AUV系统的体系结构、协调控制策略等进行演示和验证,文中基于实时网络提出了一种新型的多AUV虚拟仿真测试平台;在此基础上,研究了该虚拟仿真测试平台实时仿真技术方案的结构与组成,并对其实时网络通讯方法,仿真计算机的实时仿... 为了对多AUV系统的体系结构、协调控制策略等进行演示和验证,文中基于实时网络提出了一种新型的多AUV虚拟仿真测试平台;在此基础上,研究了该虚拟仿真测试平台实时仿真技术方案的结构与组成,并对其实时网络通讯方法,仿真计算机的实时仿真方法等关键技术进行了详细的说明,最终给出了多AUV协同航行的实时仿真视图;试验结果表明该技术方案工作可靠、使用方便、易于开发与维护,完全能够满足多AUV虚拟仿真测试平台进行仿真测试的需要。 展开更多

关键词 多auv系统 实时网络 虚拟仿真 RTX

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基于能量约束的自主水下航行器任务规划算法 被引量：1

19

作者 赵旭浩 王轶群 +1 位作者 刘健 徐春晖 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第9期2529-2534,共6页

多水下自主航行器(AUV)任务规划是影响集群智能水平的关键技术。针对现有任务规划模型只考虑同构AUV集群和单潜次任务规划的问题,提出了适用于AUV异构集群的多潜次任务规划模型。首先,该模型考虑了AUV的能量约束、AUV多次往返母船充电... 多水下自主航行器(AUV)任务规划是影响集群智能水平的关键技术。针对现有任务规划模型只考虑同构AUV集群和单潜次任务规划的问题,提出了适用于AUV异构集群的多潜次任务规划模型。首先,该模型考虑了AUV的能量约束、AUV多次往返母船充电的工程代价、异构集群个体间的效能差异、任务多样性等关键因素;然后,为提高问题模型的求解效率,提出了一种基于离散粒子群的优化算法,该算法引入用于描述粒子速度、位置的矩阵编码和用于评估粒子质量的任务损耗模型,改进粒子更新过程,实现了高效的目标寻优。仿真实验表明,该算法不仅解决了异构AUV集群的多潜次任务规划问题,而且与采用遗传算法的任务规划模型相比较,任务损耗降低了11%。 展开更多

关键词 自主水下航行器 多auv集群 任务规划 离散粒子群优化 多样性任务

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基于Avoid-auv行为的多AUV系统避碰仿真 被引量：1

20

作者 严淅平 王爱兵 施小成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期55-61,共7页

为了解决多AUV系统编队中存在动障碍物的避碰问题,尤其是编队成员间的避碰和协调,在Avoid-obstacle行为的基础上设计了一种基于良好通信条件下的Avoid-auv行为,它通过建立多AUV系统之间的避碰规则和策略,使AUV编队能在比较复杂的环境中... 为了解决多AUV系统编队中存在动障碍物的避碰问题,尤其是编队成员间的避碰和协调,在Avoid-obstacle行为的基础上设计了一种基于良好通信条件下的Avoid-auv行为,它通过建立多AUV系统之间的避碰规则和策略,使AUV编队能在比较复杂的环境中较快地规划出一条无碰路径,而且建立的避碰规则也能协调AUV系统成员之间有序地运动。仿真研究表明,基于Avoid-auv行为能较好地解决多AUV协调避碰问题,但必须更加重视多AUV系统之间的通信问题。 展开更多

关键词 船舶 舰船工程 Avoid—auv行为 多auv系统 协调避碰

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