刘 洋 王 征 尹 洋 龚谢平

（海军工程大学电气工程学院 武汉 430032）

1 引言

无人艇技术经过几十年的发展已经相对成熟，在军事和民事领域发挥了重要的作用。为了适应未来复杂的水面任务，除了提高无人艇的机动性能，还需要考虑如何以现有的技术基础，发展更加有效的无人艇管理和组织模式。考虑到单艘无人艇的功能对任务需求面覆盖窄的缺点，近些年的研究热点正在逐步由单艇向多无人艇编队协同靠拢，如：蜂拥、集群、聚集、涡旋覆盖、编队任务等。

目前协同研究大多集中在无人艇的编队、队形控制方面，其控制结构的设计方法主要有领航跟随法［1］、虚拟结构法［2］、行为分解法［3］等，试验证明这些控制结构可以较好地在空旷无干扰水域中完成队形控制运动。按照体系结构可将多无人艇系统分为集中式、分布式和分散式［4］，其中部分研究为集中式或者分布式控制结构，其明显特征为结构中存在一艘或多艘领航无人艇，这样的结构可以比较快地找出全局最优路径，有较高的多边协商效率，但也可能会有如在通过狭窄航道时灵活性较差、单个无人艇意外损耗影响整个集群效率的问题，且随着无人艇的数目增加，无人艇间的相互协调工作的难度也会随着群体的复杂性、动态性及耦合性指数倍增长。

而分散式控制结构有较好的稳定性以及故障冗余的特点。因此，本文试图采用分散式结构，在Boid群集模型的基础下设计无人艇集……