[发明专利]一种母船与多无人船协同海洋测绘的方法、设备及介质

权利要求书

1.一种母船与多无人船协同海洋测绘的方法，其特征在于，包括：

依据海洋测绘的作业任务，以及母船的与无人船的航行性能，获得航线规划；其中，所述航线规划是所述母船和若干个所述无人船协同航行的航线，且若干个所述无人船在所述母船左右两侧沿直线均匀分布，同时，相邻所述无人船之间的间隔，或所述母船与其相邻的所述无人船之间的间隔均是第一间距；所述第一间距是根据无人船的测绘参数以及通信距离而计算获得；

通过所述母船和所述无人船上的环境感知设备，获得整体环境态势感知，并通过协同环境态势感知算法以及航线优化算法，根据整体环境态势感知，对所述航线规划进行优化；

依据所述航线规划，控制若干个所述无人船，与所述母船协同执行海洋测绘，并使各所述无人船实时向所述母船回传所述无人船测绘数据，获得母船测绘数据和无人船测绘数据。

2.根据权利要求1所述的一种母船与多无人船协同海洋测绘的方法，其特征在于，并使各所述无人船实时向所述母船回传所述无人船测绘数据，获得母船测绘数据和无人船测绘数据，具体为：

向全部所述无人船发送协同指令，控制各所述无人船分别与所述母船建立独立的数据传输通道；

所述无人船在进行测绘数据采集时，通过各自的数据传输通道，将各所述无人船所采集的测绘数据进行本地备份以及向所述母船回传；

根据接收到的各所述无人船回传的测绘数据，通过地形数据处理软件，对测绘数据进行实时处理与拼接，输出包含母船测绘数据和无人船测绘数据的实时测绘图。

3.根据权利要求2所述的一种母船与多无人船协同海洋测绘的方法，其特征在于，所述通过所述母船和所述无人船上的环境感知设备，获得整体环境态势感知，具体为：

依据无人船搭载的摄像头、激光雷达获取无人船周边的小范围环境态势精确感知；

依据所述无人船的所处环境的先验环境、电子海图及导航雷达，获取无人船大范围环境态势感知；

通过集群协同感知，对各所述无人船获取的小范围环境态势精确感知和大范围环境态势感知进行融合处理，依据群体协同决策，得到整体环境态势感知。

4.根据权利要求3所述的一种母船与多无人船协同海洋测绘的方法，其特征在于，所述并通过协同环境态势感知算法以及航线优化算法，根据整体环境态势感知，对所述航线规划进行优化，具体为：

依据所述整体环境态势感知，建立无人船集群运动模型；

通过分布式模型预测控制算法，依据所述航线规划，计算所述无人船集群运动模型的航线；

在线滚动优化所述无人船集群运动模型的航线，得到当前时刻所述无人船集群运动模型的全局最优解；

依据所述全局最优解，通过自适应差分进化算法，获得优化后的所述航线规划。

5.根据权利要求4所述的一种母船与多无人船协同海洋测绘的方法，其特征在于，还包括：

检测所述母船的坐标与航行状态与无人船集群运动模型是否一致，当检测到不一致时，向所述母船发出偏航预警。

6.根据权利要求1所述的一种母船与多无人船协同海洋测绘的方法，其特征在于，还包括：

当所述母船的测绘参数以及通信距离与所述无人船不同时，根据所述母船的测绘参数和通信距离，计算获得第二间距；

所述航线规划中，所述母船与其相邻的所述无人船之间间隔第二间距，所述无人船与其相邻的无人船之间间隔第一间距。

7.根据权利要求1所述的一种母船与多无人船协同海洋测绘的方法，其特征在于，还包括：

当所述无人船需要进行队形变换时，通过启发式滚动窗口，使用强跟踪滤波对所述无人船的运动状态进行预估，得到预测窗口；

依据无人船的航行性能和控制限制，建立约束条件，通过最速下降法和所述预测窗口，获得所述无人船的最优协同函数；

依据时域协同与空域协同，通过最优协同函数获得无人船集群协同机制；

依据基于速度协商的时域协同，以及冲突调节算法，计算获得无人船集群协同机制各所述无人船的运动状态控制参数。