[发明专利]基于强化学习的多无人机与多无人船巡检控制系统

说明书

本发明涉及一种基于强化学习的多无人机与多无人船巡检控制系统，属于机器人控制领域。本系统包括若干无人机和若干无人船；在巡检过程中，利用无人机搭载的深度相机感知异常点，离异常点最近的无人机作为领航者将采集的数据进行信息融合，领航者发送融合后的位置信息给未感知到异常点的无人机并进行基于事件触发的有限时间编队控制。随着部分无人船搭载的激光雷达感知到异常点，领航者将再次把激光雷达和深度相机两者感知信息进行融合，从而驱动所有无人船协同趋近异常点。利用无人机或无人船配置的执行机构处理异常点。本发明采用异构多智能体组合，运用深度学习、强化学习和信息融合技术进行巡检作业，直接实现无人化水域监控、异常情况处理。

技术领域

本发明属于机器人控制领域，涉及基于强化学习的多无人机与多无人船巡检控制系统。

背景技术

对于水域巡检而言，目前大多数还是采用步行、乘船等方式巡查，不仅工作强度大、效率低，也容易受到河湖地形环境等条件的限制，存在巡查盲区死角、问题发现不全等问题。人工驾驶船的方式若在开放水域作业存在一定危险性。较为先进的是采用无人机水域巡检方式，通过遥控操作，利用无线图传技术，作业员根据无人机采集回来的图像判别异常，然后采取相应的措施。虽无人机具有很强的灵活性、机动能力，能快速发现实际问题时，但无人机由于其自身结构，或续航能力等因素影响，可搭载的执行机构有限，当要实际去解决问题时，其自身处理问题的能力是一个瓶颈。

根据面对的采用人工作业及无人机作业二者共同面对的问题。因此采用同时结合无人船和无人机各自的优点。组建异构多智能体系统，则可避免无人机执行能力不足和人工工作方式效率低等问题。而且，无人机还可利用无人船来作为自身的中继站，进行更换电池或临时停靠场所。若遇到实际问题时，多个智能体则协同开展工作。实现真正的无人化作业。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于强化学习的多无人机与多无人船巡检控制系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于强化学习的多无人机与多无人船巡检控制系统，包括若干无人机和若干无人船；

所述若干无人机设置有D435i视觉机构和JetsonXavierNX计算平台；

所述若干多无人船设置有RPLIDAR-A3激光雷达和TX2计算平台；

所述若干无人机和若干多无人船设置有惯性测量单元IMU和GPS；

所述若干无人机和若干多无人船还设置有动力电池；

所述D435i视觉机构与JetsonXavierNX计算平台信号连接；

所述RPLIDAR-A3激光雷达与和TX2计算平台信号连接；

所述惯性测量单元IMU和GPS分别与JetsonXavierNX计算平台和TX2计算平台信号连接；

所述若干无人机和若干多无人船还设置有执行机构；

若干无人机和若干多无人船进行水域巡检，当无人机发现异常时，离异常点最近的无人机将作为领航者，通过D435i视觉机构感知物体的位置信息，在领航者处进行位置信息融合，引导若干无人机趋近异常点；

在无人船运动时，利用搭载的RPLIDAR-A3激光雷达感知异常点，在领航者处将无人船采集数据的进行信息融合，无人机发送融合后的位置信息给无人船，从而驱动无人船协同趋近异常点，利用无人机或无人船配置的执行机构处理异常点。

可选的，所述执行机构包括机械臂、水质采样仪、备用电池和喊话器。

可选的，所述若干无人机和若干多无人船进行水域巡检，当无人机发现异常时，离异常点最近的无人机将作为领航者，通过D435i视觉机构感知物体的位置信息，在领航者处进行位置信息融合，引导若干无人机趋近异常点具体为：