[发明专利]一种面向多UUV群组协同探测任务的阵型生成方法

说明书

本发明属于水下无人航行器阵型生成技术领域，具体涉及一种面向多UUV群组协同探测任务的阵型生成方法。本发明解决了UUV在宽广海域或对高速机动目标进行探测时，无法满足单UUV或单一UUV群组成队形实现精准探测的任务需求。本发明以高探测和高精度为目标，结合多UUV群组的阵型结构特性、UUV机动特性、UUV群组任务使命、所携带声呐的工作特性以及探测海域电子海图，生成能够实现对大面积海域、高机动目标进行精准探测的特定阵型，有效提高了多UUV群组对宽广海域及机动目标的协同探测。

技术领域

本发明属于水下无人航行器阵型生成技术领域，具体涉及一种面向多UUV群组协同探测任务的阵型生成方法。

背景技术

水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)作为民用和军用的探测非合作目标的重要手段，随着隐身技术的不断发展，水中非合作目标的噪声逐渐降低，单UUV对水下非合作目标的探测难度也随之增强；而针对宽广海域和高速机动的非合作目标的探测，单UUV更加显得能力不足。因此，多UUV群组构成一定探测阵型进行协同探测成为当前海洋探测的重要手段。

多UUV群组在组成探测阵型进行协同探测任务时，能够克服探测海域宽广、目标高速机动、目标辐射噪声低等问题。通过将多UUV成群组布放于探测海域的不同位置，获得不同角度的目标观测数据，达到低成本、大面积、高精度的探测目的。通过检索国内外相关文献及专利，《一种多声呐的无线探鱼器及其系统》通过将至少两个声呐成阵型布放于探测海域的不同位置，实现了对同一深度同时对多个鱼群进行探测的目的，但由于声呐的机动性差，该专利具有探测精度低、无法对高速机动目标的精确定位的缺点；《一种基于矢量水听器的主从式多UUV协同定位方法》通过提出利用主从UUV所携带的矢量水听器所探测的时钟时间差来完成协同定位，以减少定位误差，但该专利具有探测范围小，无法形成对大面积海域的探测，无法满足实际的工程需求。本专利结合多UUV群组的阵型结构特性、UUV机动特性、UUV群组任务使命、所携带声呐的工作特性以及探测海域电子海图生成能够实现对大面积海域、高机动目标进行精准探测的特定阵型。

发明内容

本发明的目的在于解决UUV在宽广海域或对高速机动目标进行探测时，无法满足单UUV或单一UUV群组成队形实现精准探测的任务需求，提供一种面向多UUV群组协同探测任务的阵型生成方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：根据UUV指控系统下达的探测目标海域，调取相应区域的电子海图，获取参与生成UUV群组协同探测阵型的UUV成员数目；

所述的UUV群组协同探测阵型分为内外两层结构，内层为高精度定位层，采用一主多从模式的具有较高探测精度的单UUV群组作为基本构成单元，一主多从模式的单UUV群组由1个主UUV和N₁个从UUV构成；外层为高探测率警戒层，采用主从式的一字形结构的单UUV群组作为基本构成单元，主从式的一字形结构的单UUV群组由1个主UUV和N₂个从UUV构成；所述的UUV两侧搭载有舷侧阵声纳，舷侧阵声纳的探测开角为θ，探测半径为r；

步骤2：计算外层单UUV群组的目标函数f(L)和内层单UUV群组的目标函数g(S₁)；

步骤2.1：计算外层单UUV群组的目标函数f(L)；

步骤2.1.1：计算外层单UUV群组布控区域内任一点(x_s,y_s)被该群组内任一UUV成员c_i探测的概率P(x_s,y_s,c_i)；