基于盲区概念减少通信量的多AUV 编队控制

针对在水下复杂环境中编队控制多AUV协作的问题,设计一种使用人工势场和虚拟领航者并引入盲区设计的多AUV分布式协作控制方法。介绍一种用于AUV集群在无障碍条件下的形成期望编队的反馈控制规律,详细分析了基于虚拟领航者和盲区概念以减少通信量的控制规则,建立了AUV编队的数学模型,通过反馈控制完成AUV集群的预定编队,在无障碍环境下达成一种能减少通信量的AUV编队的协调与控制。仿真实验结果验证了该编队控制律的有效性。     

编队作战中舰载预警直升机任务规划设计

舰载预警直升机的任务规划是针对作战环境进行实时、动态的作战任务设计;在编队作战中舰载预警直升机的任务规划分为战术规划和航迹规划两个方面,构建了舰载预警直升机战术规划系统分析框架,对战术规划和航迹规划的方法、内容、步骤、流程进行分析,为舰载预警直升机设计任务规划系统提供理论支撑。     

事件触发的多AUV编队模型预测控制算法

针对复杂环境中自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)编队的避障控制问题,提出一种基于事件触发的模型预测控制(model predictive control,MPC)算法。建立水下机器人运动模型,结合领航-跟随式队形控制方法,利用领航AUV的位置信息和编队期望队形得到虚拟AUV的航行轨迹及速度信息,将其作为跟随AUV的航行参考轨迹;对传统人工势场法(artificial potential field,APF)进行适应性改进,以满足AUV编队在障碍物环境中避障规划的需求;设计一种基于跟随AUV轨迹预测值与实际值误差的事件触发机制来减少求解优化问题的计算量,降低计算负担。结果表明：与其他算法相比,该算法仿真结果具有可行性和有效性。     

一种基于扩展合同网的编队动态任务分配模型

根据网络化海上编队协同作战的特点,选择基于信任度评价的招标策略、基于自适应的投标策略和基于模糊综合评判的中标策略作为模型的协商策略。对新任务或需重新分配的任务进行分解,同时采用基于信任度的策略限定招标范围,发出多个任务通告;编队内各作战平台再根据自身能力和局部态势进行评估;编队指挥级选出中标者后,进行任务分配,并动态生成作战方案进行下发;中标平台对被分配任务进行确认并执行;作战中,针对环境和态势变化,双方协商,可进行任务的动态分配。该模型可用于网络化海上编队的动态任务分配及其仿真。     

一种多AUV集群猎雷的任务协调算法

提出一种集中式多AUV集群猎雷的任务协调算法,将雷区分解为若干平行的猎雷航线任务,并将这些航线任务分配给各个猎雷AUV执行,当猎雷AUV探测到水雷并在灭雷过程中损失后,未探测区域将作为一个新的航线任务分配给完成当前猎雷航线的AUV,直至全部猎雷航线任务完成。仿真研究表明在部分AUV损失的情况下,通过该任务协调算法,生存AUV的猎雷范围能够覆盖整个雷区。     

基于舰艇编队任务可靠性的备件优化配置

为提高舰艇编队任务持续能力、降低保障机构备件采购费用,在分析舰艇编队任务的基础上,建立了随舰备件方案下的舰艇编队任务可靠性评估模型,以最低备件采购费用为优化指标,任务可靠性为约束条件,运用边际分析方法给出了备件优化模型的求解方法。并以舰艇编队执行巡航任务为实例,给出了任务想定下的随舰备件优化配置方案。优化结果表明：该方案符合实际情况,可以为装备保障人员制定保障方案提供辅助决策。     

基于HTCPN的装备维修仿真与资源需求确定

针对维修工作分析法(MTA)确定维修资源繁琐复杂,不能体现占用型资源的占用与释放过程的问题,提出了采用Petri网理论来描述维修过程的方法。考虑维修工作特点,对Petri网进行改进,使用层次时间颜色Petri网(HTCPN)建立装备维修过程模型。运用基于JAVA环境下的PIPE软件对模型进行分析和仿真,直观展示出资源占用、释放和消耗的过程,并提取维修过程所需维修资源。以某自行发射装备液压系统故障维修为例,验证了该方法的合理性和有效性。     

障碍物环境下的多AUV主从式编队控制

针对当环境中存在障碍物时,Leader-Follower编队控制中的Follower可能会与障碍物相撞的问题,提出了一种障碍物环境下的多自主水下航行器（AUV）主从式编队控制方法。首先,提出了一种通过改变AUV编队目标点的避障方法,并对其进行数学模型的建立和解析。然后,在Leader-Follower编队控制中,基于级联方法,研究了欠驱动AUV的编队控制问题。将Follower跟踪系统分解为相互级联的位置跟踪系统和航向角跟踪系统,推导出保证系统全局一致渐近稳定的控制参数。仿真结果表明,该方法具有良好的避障和编队控制效果,控制设计可以保证闭环系统渐近稳定,是有效的和可行的。     

舰艇编队组织反舰导弹协同饱和攻击任务规划问题分析

阐述了反舰导弹饱和攻击的重要意义和基本概念,对舰艇编队组织反舰导弹协同饱和攻击涉及的确定攻击目标、确定导弹发射数量、主要协同内容等任务规划问题进行了分析,对应给出了基本模型。从编队组织反舰导弹协同饱和攻击的难度来看,研制任务规划系统是解决问题的关键。     

面向任务驱动的海上编队云作战体系动态超网络模型

针对云作战新型作战模式,提出了基于作战任务域、逻辑功能域和资源实体域,以及情报侦察网、主动辅助决策网和火力打击网的海上编队云作战体系分析模型。抽象表征了海上编队云作战体系的功能节点、信息关系以及关联映射规则,建立了面向任务驱动的海上编队云作战体系动态超网络模型。面向超网络要素特征、超网络关联特征和超网络弹性特征构建了海上编队云作战体系动态超网络特征参数空间。通过海上编队防空典型作战任务对模型进行了仿真实现,并基于特征参数对仿真结果进行了对比分析。仿真结果表明,海上编队云作战体系动态超网络具有较好的鲁棒性和网络弹性,云作战体系相比于传统作战体系具有更好的抗毁性和打击效率,该方法能够科学有效地对海上编队云作战体系进行动态建模。     

基于人工矢量场的AUV自主回收路径规划

针对自主水下航行器（AUV）水下自主回收过程中的路径规划问题,采用人工矢量场法规划回收路径。将回收过程划分为回坞导引阶段和入坞阶段,其中回坞导引阶段以入坞预备点为目标点,使用传统的人工矢量场法为AUV规划出一条无障碍路径;而入坞阶段则采用模糊变系数矢量场法,定义回收入口处的3个虚拟目标点,将AUV到回收中轴线的距离作为输入,通过模糊规则调整虚拟目标点的引力系数,使人工引力场的梯度方向指向回收入口,AUV沿光滑的入坞路径以期望的姿态驶进回收入口。仿真结果证明了该路径规划方法的有效性。     

AUV Load Separation Motion with Constraint of Anchor Chain

Motion equations of AUV（autonomous underwater vehicle） load separation with the constraint of anchor chain is derived. Based on proper engineering assumptions for anchor chain, system viewpoint is used to found the motion equations, and the D＇ Alemhert principle is used to eliminate the constraint force of anchor chain. Based on the equations, the motion simulation is carried out to a certain AUV, which reflects the actual condition, and is used for the reference of resrarching AUV load separation motion with the constraint of anchor chain.     

关于飞行任务规划问题的进一步思考

根据以往的工作经验,提出了两类任务规划,即先期规划和后期规划的概念,并分析了开展先期规划的必要性;讨论了飞行任务规划与飞行力学之间的关系,提出了作者的一些看法和建议。     

基于系统论方法的AUV测试系统

随着自主式水下机器人（AUV）实现功能日趋复杂,对其研究引起了人们的极大兴趣,但传统的测试手段已不适应现代的复杂系统。本文简要介绍了开放的复杂巨系统的基本概念,并从系统学的角度出发,提出了一个新的AUV测试系统。该测试系统是一个能够对AUV的体系结构以及编队协同等进行演示验证的实时半实物仿真系统,是开展AUV研发的有效手段。给出了基于web的测试系统的研究模型与总体框架,并对AUV实时仿真模块进行了深入剖析。远程AUV测试系统的采用为提高安全性以及减少试验成本与研发周期提供了有效的解决途径。     

变缆长拖缆AUV纵向运动建模与仿真

针对拖缆自主水下航行器（AUV）运动过程中引起的拖缆长度变化问题,采用集中质量法建市了拖缆的运动方程,根据刚体动量定理及动量矩定理建赢了拖缆AUV的纵向运动方程,在此基础上补充推导了AUV拖缆运动过程的变缆长边界方程。联市拖缆运动方程、AUV纵向运动方程及边界方程得到变缆长拖缆AUV纵向运动方程。基于此方程,应用4阶Runge—Kutta法对采用相同控制律方程的兀缆及有缆AUV进行了对比运动仿真。仿真结果表明,随着运动过程中拖缆长度的不断增长,拖缆对AUV的作用力不断增大,对AUV各运动参数的影响也不断增大,且对AUV轴向运动速度的影响最为明显。     

任务规划系统验证方法研究

基于对国内外任务规划系统的研究,从研究任务规划系统的划分入手,分析各种任务规划系统的工作内容和工作环境,从运行环境、工作方式、规划内容和部署方式等四种方式对任务规划系统进行了划分。最后从工程研制角度和使用角度,提出了任务规划系统的验证方法和验证流程。指出任务规划系统的验证可划分为硬件验证、软件测试和系统级试验,可通过设计各种想定对各验证项目进行验证。     

求解多机协同任务规划的改进遗传算法

针对多无人机协同任务规划问题,提出一种改进的遗传算法。根据每个目标所需执行的任务类型,采用矩阵式编码方式,引入启发式规则来确定各飞机执行其所要执行任务的先后顺序,并采用模拟退火算法来对结果进行局部优化。实验结果表明,该算法能有效求解多机协同任务的规划问题。     

一种利用单信标修正AUV定位误差的方法

针对配置有捷联惯导（SINS）／多普勒速度仪（DVL）／深度传感器组合导航定位系统的自主水下航行器（AUV）的定位误差随时间增大,以及采用GPS修正定位误差引起的AUV隐蔽性降低等问题,提出了一种利用水下固定单信标修正SINS／DVL／深度传感器组合定位误差的方法。该方法首先利用水声测距原理测量出AUV与水下固定单信标的距离,然后基于空间几何关系计算出AUV的实时位置,最后通过卡尔曼滤波连续修正AUV的定位误差。仿真结果表明,该方法可以有效减小AUV的定位误差,有较好的工程应用价值。