無人水下航行器編隊控制研究現(xiàn)狀及技術(shù)綜述?

楊 洋 王 征 胡致遠(yuǎn) 尹 洋

（海軍工程大學(xué)電氣工程學(xué)院 武漢 430033）

1 引言

無人水下航行器（UUV）是一種小體積，具有良好操縱性，能搭載各種傳感器和強(qiáng)續(xù)航力的水下移動載體，無人乘坐、成本低的特點使其可以服務(wù)于海洋科技、海洋軍事和海洋經(jīng)濟(jì)等不同領(lǐng)域［1］。隨著對UUV的技術(shù)研究逐漸成熟，多智能體協(xié)同執(zhí)行任務(wù)已經(jīng)成為UUV發(fā)展的必由之路。相較于單體UUV，集群運動控制的優(yōu)勢顯而易見，比如更高的可拓展性與穩(wěn)定性、更強(qiáng)的魯棒性等［2］。

UUV集群系統(tǒng)在作業(yè)時常以編隊形式移動，這對其編隊控制提出了較高要求。多UUV的編隊控制是指在多艘航行器抵達(dá)目的地的過程中受到環(huán)境中多種約束條件的限制基礎(chǔ)上保持某種特定的隊形行進(jìn)的控制技術(shù)，其必要性主要由目標(biāo)搜索、地形勘探等覆蓋性的任務(wù)要求以及隊形中UUV之間信息交互的便捷性所體現(xiàn)。

在集群系統(tǒng)中，編隊航行相較于隨機(jī)分散航行又具有以下優(yōu)勢：

1）更高的資源利用率；

2）有效抵御多個方向的威脅，增強(qiáng)安全性；

3）大大降低集群成本；

4）具有較高的可靠性和生存能力［3］；

5）增強(qiáng)集群的搜索力，提高搜索任務(wù)的發(fā)現(xiàn)概率［4］。

目前，受阻于特殊的海流、近水面海浪等水下干擾和惡劣的水下通信條件，前期發(fā)展較為完備的空中無人機(jī)編隊控制理論無法直接運用于UUV集群系統(tǒng)，這一方面限制了UUV編隊控制的迅速發(fā)展，另一方面也激發(fā)了國內(nèi)外學(xué)者的科研熱情，改善已有成果或者探索全新理論，用于解決水下無人系統(tǒng)的特殊難題［5］。……