[发明专利]时序逻辑任务下多无人艇系统协同控制方法、终端及介质

说明书

本发明提供了一种时序逻辑任务下多无人艇系统协同控制方法，包括：建立多无人艇系统时序逻辑协同任务的信号时序逻辑(STL)形式化模型；建立双层框架下的多无人艇系统控制策略；在时序逻辑任务的STL形式化模型下实现航速规划；鲁棒模型预测控制实现航速跟踪。同时提供了一种相应的终端及介质。本发明考虑无人艇欠驱动系统特性和海上复杂环境，建立双层多时间尺度规划‑跟踪优化控制框架；综合STL鲁棒量化语义和协同避碰、避障机制建立多无人艇协同优化目标，规划无人艇航速；考虑海风、复杂流等海洋环境带来的干扰和不确定因素，在鲁棒模型预测控制下实现对航速的快速、稳定跟踪，实现对多无人艇系统复杂时序逻辑任务的优化控制。

技术领域

本发明涉及多无人艇系统领域的协同控制技术，具体地，涉及一种时序逻辑任务下多无人艇系统协同控制方法、终端及介质。

背景技术

无人系统作为新一代具备自治能力和自主性的无人控制系统，能够有效替代人类自主完成多类型复杂任务，积极发展无人系统对国防现代化及社会经济发展具有重要意义。水上无人艇作为一种新兴的水面无人平台，具有体积小、速度高、成本低和无人员伤亡风险等优点，能够自主完成包括路径跟踪、避障等多类型任务，已广泛应用于海洋科学观测、海洋救援、军事侦察、火力打击、舰艇护航、反水雷、反潜等诸多领域。相比单体无人艇，多无人艇协同系统能够充分获取海洋环境的有效信息，各艇之间通过相互协作共同完成复杂任务，具备更高的海上作业能力,是当前海上无人系统的核心研究内容之一。

随着海洋任务需求增加，多无人艇协同系统面临的任务类型及海上作业环境不断趋于复杂化，特别是在具有时序逻辑要求的军事任务情况下，无人艇协同控制困难。如在军事巡逻任务中，多无人艇系统需要在保持通讯距离以及安全距离的前提下完成各个区域的巡逻任务，各巡逻区域有不同的巡逻次序、巡逻时间以及巡逻时长的要求，且多无人艇系统在执行巡逻任务的过程中还需要避开障碍区域，并克服风浪干扰。传统无人艇协同控制只考虑空间约束，控制目标如航线跟踪、稳定性控制、编队等，而对于如周期性任务、执行顺序任务、时间限制任务等既包含空间约束，又包含时序逻辑约束的复杂时序逻辑任务，目前尚未有相关工作给出解决策略。

因此，设计一种适用于复杂海面环境下带有时序逻辑约束的多无人艇系统协同控制策略，对提高多无人艇的协同作业能力和可靠性，进一步推广多无人艇系统在军事、民用领域的广泛应用具有重要意义。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种时序逻辑任务下多无人艇系统协同控制方法、终端及介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种时序逻辑任务下多无人艇系统协同控制方法，包括：

S1，建立多无人艇系统时序逻辑协同任务的STL(信号时序逻辑)形式化模型；

S2，建立双层框架下的多无人艇系统控制策略；

S3，在时序逻辑任务的STL形式化模型下实现航速规划；

S4，鲁棒模型预测控制实现航速跟踪。

根据本发明的第二个方面，提供了一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行上述任一项所述的方法。

根据本发明的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于执行上述任一项所述的方法。