[发明专利]一种水下无人航行器编队的队形控制方法

说明书

本发明公开了一种水下无人航行器编队的队形控制方法，包括如下步骤：步骤一：建立虚拟吸力势场以及虚拟斥力势场；步骤二：编队中各航行器实时获取自身的运动参数信息并发送至编队控制平台；步骤三：编队控制平台根据所述运动参数信息、虚拟吸力势场的零势点以及虚拟斥力势场的零势点计算各航行器的吸力的大小方向以及斥力的大小方向；步骤四：编队控制平台根据所述吸力的大小方向以及斥力的大小方向计算各航行器的校正量并将所述校正量分别发送给各航行器；步骤五：各航行器接收所述校正量后根据所述校正量调整航行参数。使用本发明的水下无人航行器编队的队形控制方法，能够更好的反应编队中航行器之间的相对位置关系。

技术领域

本发明涉及水下无人航行器控制领域，更具体地，涉及一种水下无人航行器编队的队形控制方法。

背景技术

随着世界经济与海洋科技的迅猛发展，海洋资源的开发利用及海洋军事科技的研究已成为主旋律，在执行海洋探测任务时，多利用水下无人航行器进行作业，但是利用单台水下航行器进行观探测的范围有效、能源有限，不利于大范围的进行特定作业任务，所以利用多台水下航行器进行编队来执行复杂任务已经成为当前无人航行器集群控制的热点。

水下航行器编队运行过程中，在复杂海况下需要保持各平台的相对位置，以保证能够高效率的完成作业任务。现有的水下航行器编队控制过程中，需要需要实时获取各个航行器之间的相对位置，并根据该相对位置调整各航行器的航行参数，以避免航行器之间碰撞，然而相对位置精确获取较为困难，且大大增加了控制平台的数据运算量，不利于在复杂的海域环境中使用。

因此，需要一种针对水下无人航行器编队的队形控制方法，能够方便的对各个航行器进行位置的控制。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种水下无人航行器编队的队形控制的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种水下无人航行器编队的队形控制方法，包括如下步骤：

步骤一：在编队中建立虚拟吸力势场和/或虚拟斥力势场；

步骤二：编队中各航行器实时获取自身的运动参数信息并发送至编队控制平台；

步骤三：编队控制平台根据所述运动参数信息、虚拟吸力势场的零势点和/或虚拟斥力势场的零势点计算各航行器的吸力的大小方向和/或斥力的大小方向；

步骤四：编队控制平台根据所述吸力的大小方向和/或斥力的大小方向计算各航行器的校正量并将所述校正量分别发送给相应的航行器；

步骤五：相应的航行器接收所述校正量后根据所述校正量调整航行参数。

优选地，在步骤一中，以每个航行器的目标位置作为虚拟吸力势场的零势点均建立一个虚拟吸力势场，每个航行器均被相应的虚拟吸力势场的零势点吸引；并且以每个航行器的实际位置作为虚拟斥力势场的零势点均建立一个虚拟斥力势场，每个航行器均被相邻的虚拟斥力势场的零势点排斥。

优选地，航行器的目标位置由所述编队控制平台的实际位置以及航行器编队的队形结构计算得出。

优选地，所述虚拟吸力势场的零势点相较于所述实际位置的方位作为吸力的方向，吸力的大小与所述虚拟吸力势场的零势点相较于所述实际位置的距离正相关；相邻的所述虚拟斥力势场的零势点之间的方向作为斥力的方向，斥力的大小与所述虚拟斥力势场的零势点之间的距离负相关。

优选地，所述虚拟斥力势场设置有有效半径，当两个航行器之间的距离大于所述有效半径时，虚拟斥力为零；当两个航行器之间的距离接触时，虚拟斥力为无穷大。

优选地，在步骤二中，各航行器与控制平台之间能够无线通讯，所述运动参数信息至少包括航行器的位置信息、速度信息以及航向信息。