[发明专利]一种水下无人自主航行器集群作业效能评估方法

说明书

本发明公开了一种水下无人自主航行器集群作业效能评估方法，包括以下步骤：步骤一：建立AUV集群作业效能数学模型；步骤二：建立ADC模型，得到AUV集群系统的总效能表达式；步骤三：对影响作业效能的主要因素进行优化。本方法针对工程应用中的AUV集群执行区域搜索任务，对该任务进行各方面参数的全域建模，并给出效能评估模型，综合考虑AUV的载荷情况与详细任务情况，对AUV集群执行区域搜索任务的系统效能进行计算。本模型引进了操作过程中的具体参数，用以得到全面且具体的评估系统效能模型，适用于对各种条件下AUV集群区域搜索任务，如海底考古、海底管道检测、搜救等实际场景。

技术领域

本发明属于水下无人自主航行器协同应用研究技术领域，涉及一种水下无人自主航行器集群作业效能评估方法。

背景技术

无人系统近年来受到科技界、军事界与产业界的广泛关注，无人机和无人车已在军民市场获得广泛使用，海洋无人航行器也紧跟其后。海洋无人设备可分为海面无人艇(简称USV)和水下无人自主航行器(简称AUV)、水下滑翔机(Glider)，主要用于科学考察、海洋工程、海洋军事等领域。单个USV或AUV作业面积有限，抗风险能力不强，作业效率不高。为此，研究人员逐步开始了多USV之间、多AUV之间以及USV与AUV集群之间的任务规划与系统协同机制研究，以期达到优化效率、降低成本的目的，有助于提高目前无人海洋设备的工作效率和实用性。此后，集群组网的AUV的智能化和演进也将是十分有意义的发展方向。

现有的集群作业评估方法主要应用在无人机集群作战中，主要用到的方法有统计法、解析法、作战仿真法等，分别从数理统计方法、军事运筹学等多方面分析系统的作业能力。水下AUV系统效能评估目前有对单条AUV作业效能评估方法，对于多AUV系统尚无标准的评价体系。AUV集群从单体的设计研发、单体实验到集群系统的联调、协作、再实验，最终可以完成具体任务，需要经历漫长的过程，因此前期进行整体作业系统的效能评估非常有必要。效能评估可以从多角度分析、评估系统能力，还可也反向对系统研发起指导作用，对实际应用有重要意义。

基于以上背景，将AUV集群应用到区域搜索任务中，针对实际需求，综合考虑目标特性、搭载设备性能，对系统效能进行评估，得到系统执行任务成功的效能，并对实际应用中对影响任务的因素进行有针对性分析，对发展海洋化设备具有重要的理论研究意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下无人自主航行器集群作业效能评估方法，解决了现有技术中存在的无法全面评估AUV集群作业效能问题。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种水下无人自主航行器集群作业效能评估方法，包括以下步骤：

步骤一：建立AUV集群作业效能数学模型；

步骤二：建立ADC模型，得到AUV集群系统的总效能表达式；

步骤三：对影响作业效能的主要因素进行优化。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本方法针对工程应用中的AUV集群执行区域搜索任务，对该任务进行各方面参数的全域建模，并给出效能评估模型，综合考虑AUV的载荷情况与详细任务情况，对AUV集群执行区域搜索任务的系统效能进行计算。本模型引进了操作过程中的具体参数，用以得到全面且具体的评估系统效能模型，适用于对各种条件下AUV集群区域搜索任务，如海底考古、海底管道检测、搜救等实际场景。

附图说明

图1是本发明全域模型示意图。

具体实施方式