無人作戰艇在未知海域避碰規劃算法研究

竇 強,馬金偉,韓 昱

(1. 海裝駐連云港地區軍事代表室,江蘇 連云港 222061; 2. 江蘇自動化研究所,江蘇 連云港 222061; 3. 連云港中等專業學校機電工程系,江蘇 連云港 222061)

無人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)以船舶作為運載平臺,以其跨介質存在、機動靈活、被發現和攻擊概率小、可避免復雜海況下因長時間執行任務導致人員疲勞等優勢,作為跨域協同、馬賽克戰等新軍事理論的重要支撐裝備,正受到美、英等西方軍事科技強國的高度重視,并納入其國家發展規劃,進入高速發展時期。無人艇在作戰領域的使用模式被逐漸拓展,國內外研制出一批綜合能力突出的無人艇,如以色列的“海上騎士”無人艇裝備了“長釘”導彈、美國海軍“幽靈艦隊霸王”的“游騎兵”成功發射了SM-6導彈、英國Madfox無人艇發射“彈簧刀300”巡飛彈等;國內珠海云洲發布了“瞭望者Ⅱ”察打一體導彈無人艇、中國船舶集團展出了JARI-USV多功能作戰無人艇。

隨著無人艇發射武器試驗的開展和技術的不斷成熟,由無人艇自主執行遠程目標打擊任務逐漸成為可能,自主航行是實現無人艇遂行導彈打擊作戰任務的前提條件和必要基礎,從而自主航路規劃已成為國內外研究的熱點。近年來,在無人艇航路規劃解決方案方面有了大量的實踐和驗證,全局航路規劃算法有Dijkstra算法、A算法、蟻群算法、遺傳算法等,局部規劃算法有人工勢場法、速度障礙法、向量場直方圖法等。以上算法均有特定的適用場景及前提條件,優缺點比較如表1所示。

1 相關算法

作為以智能化作戰為主要任務形式的無人艇,依托自身傳感器探測感知信息實現航路規劃和自主航行控制是一項基本能力需求,因此要求規劃算法不依賴環境先驗知識、反應迅速、實時性好。……