自主船编队控制方法研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

近些年来，随着人工智能和自动化控制等理论和技术的进步，无人驾驶运载工具成为交通领域研究的热点。无人驾驶运载工具相比有人运载工具具有独特的优势，在商业、军事、科研调查、搜寻救助和环境保护等领域拥有广阔的应用前景。目前，对无人飞行器（uav：unmanned aerial vehicle）和无人驾驶车辆(ugvs：unmanned ground vehicles)的研究远远超过了对无人驾驶船舶（usv：unmanned surface vehicles）的研究，而地球近2/3的面积被海洋覆盖^[1]，全球近90%的贸易由航运承担完成，同时据统计70%的船舶事故由人为因素导致，无人驾驶船舶可以在避免上述情况的前提下保持高效，因此无人驾驶船舶的导航，制导和控制（ngc：navigation，guidanceand control）系统^[2]有极高的研究价值。

与此同时，随着计算机技术和无线通信技术的发展，多个主体机器人组成的协作编队已经被证明相较单个机器人，克服了体积小、容量低的缺点，能充分获取当前的环境信息，缩短执行任务的时间，提高系统的工作效率，在对抗性环境中能增强抵抗外界干扰的能力，并且能够提高鲁棒性。因此编队控制在无人驾驶运载工具研究领域中的应用也得到了广泛的关注和研究。无人驾驶船舶和/或有人船组成的船舶集群在本文中定义为自主船编队。自主船编队优势分析如下：

1.船舶编队系统中的每艘船是分布在不同位置上的，可以同时在工作空间中的不同位置完成各自的工作，同时又可以将单独完成的工作有机的结合起来，使整体工作快速有效地的得到完成。^[3]

2. 研究的基本内容与方案

本次研究计划设计一种用于水上搜寻救助的特定自主船编队及其控制方法。本研究问题可以分为几个子问题的组合：自主船编队设计、编队队形保持、自主船编队的路径生成和轨迹跟踪。具体研究方案见图1。

3. 研究计划与安排

由于疫情影响，毕业论文初步进度安排如下：

寒假-2月28日：阅读相关中外文献，撰写开题报告。

3月1日-4月20日：建模仿真实验。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]yuh, j, marani, g, blidberg, d. r.applications of marine robotic vehicles.[j].intelligent service robotics,2011,4(4): 221–231.

[2]zhixiang liu,et al. unmanned surface vehicles: an overview of developments and challenges[j].annualreviews in control,2016,41: 71–93.

[3] 马瑞龙.无人艇编队协同导航控制技术研究[d].哈尔滨工程大学,2014.