邹佳运, 曲泓玥, 陈志鹏

大规模水下滑翔机集群区域覆盖探测路径规划

邹佳运1,2, 曲泓玥2*, 陈志鹏3

(1. 中国人民解放军 海军潜艇学院, 山东 青岛, 266199; 2. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室, 山东 青岛, 266237; 3. 海装沈阳局驻葫芦岛地区军事代表室, 辽宁 葫芦岛, 125003)

在水下滑翔机集群执行搜索任务时, 通过合理设定各平台的搜索路径, 能够有效提高集群的探测效能, 从而实现利用最少平台的最大化探测区域覆盖。为解决大规模集群任务规划中计算量巨大的问题, 文中在栅格法的基础上, 通过几何划定有效覆盖区域并反演栅格序数的方法, 构建了评价覆盖能力的高精度布尔模型, 并以此为支撑, 利用群智能方法实现了大规模集群对广域海区的快速路径规划。在此基础上, 利用序贯思想, 提出了以较小计算量解决集群平台数量最小化的方法。通过仿真试验验证了该方法的可行性。文中的方法可为大规模水下滑翔机集群的探测任务规划提供支持。

水下滑翔机集群; 探测; 任务规划; 区域覆盖

0 引言

水下无人平台能够在恶劣环境下完成长时间的警戒任务[1], 成本较低, 但随着水下探测任务的复杂化, 单一的水下无人平台已无法应对多样的任务需求[2]。水下无人集群技术以其高鲁棒性、高效率和低成本的特点[3], 越来越受到人们的重视, 并广泛应用于海洋观测、搜救、反潜及扫雷等领域[4]。

近年来, 以水下滑翔机为代表的低速、长航程无人水下航行器, 以其更长的工作时间和更广阔的搜索区域, 受到了越来越多的青睐。……