CN113093768A - 一种水下航行器集群控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种水下航行器集群控制系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113093768A
CN113093768A CN202110262433.4A CN202110262433A CN113093768A CN 113093768 A CN113093768 A CN 113093768A CN 202110262433 A CN202110262433 A CN 202110262433A CN 113093768 A CN113093768 A CN 113093768A
Authority
CN
China
Prior art keywords
formation
platform
information
control system
underwater vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110262433.4A
Other languages
English (en)
Inventor
笪良龙
张文清
孙芹东
邹佳运
陈文景
王超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PLA Navy Submarine College
Original Assignee
PLA Navy Submarine College
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PLA Navy Submarine College filed Critical PLA Navy Submarine College
Priority to CN202110262433.4A priority Critical patent/CN113093768A/zh
Publication of CN113093768A publication Critical patent/CN113093768A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04Control of altitude or depth
    • G05D1/06Rate of change of altitude or depth
    • G05D1/0692Rate of change of altitude or depth specially adapted for under-water vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种水下航行器集群控制系统及其控制方法,其技术方案的要点是系统包括岸基指挥系统,用于根据异构体编队执行的任务集生成任务信息,并且将任务信息发送给编队协同控制系统;平台控制系统,用于对水下航行器的运动信息进行采集,并且将采集的运动信息发送给编队协同控制系统;编队协同控制系统,用于根据任务信息生成各个水下航行器的轨迹信息,根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息;并且将轨迹信息和平台控制反馈信息发送给平台控制系统;方法包括,步骤S1,任务分配;步骤S2,平台路径信息生成;步骤S3,平台运动监测;步骤S4,平台协同控制;本发明能够机动灵活的对编队的各个水下航行器进行控制。

Description

一种水下航行器集群控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及水下航行器集群控制技术领域,特别涉及一种水下航行器集群控制系统及其控制方法。
背景技术
水下航行器是一种航行于水下的航行体,包括载人水下航行器和无人水下航行器,它能够完成水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等任务。在海洋开发日益重要的现在,水下航行器越来越得到了各个国家的重视,无论是在民用还是在军用上,都扮演着重要的角色。水下滑翔机作为一种长时序、大航程的自主式水下航行器,进行编队、组网和协同观测是其最重要的应用方式之一。单台水下滑翔机往往无法满足任务需求,需要通过水下滑翔机组网来实现。水下滑翔机组网相比单台水下滑翔机来说,具有更强的可靠性、功能性和灵活性。水下航行器集群协同控制是建立在单个平台控制基础上的,同时考虑水下航行器之间的互通信、运动协调和任务优化规划等问题。因此在协同控制体系结构中,把每台水下航行器实现的各种行为设计为整个协同控制系统的功能系统,研究水下航行器集群系统控制的功能划分和功能层级间的逻辑结构关系,从而实现水下航行器集群面向共层次的协同控制体系结构。
目前的集群控制系统可参考授权公告号为CN203224756U的中国实用新型专利文件,其公开了一种集群控制系统,该集群控制系统包括一操作面板、一主控制器、至少一从控制器、一集线器;该操作面板向该主控制器输出一操作指令,该主控制器根据该操作指令输出一控制命令至该集线器,该集线器将该控制命令发送至该些从控制器,该些从控制器根据接收到的该控制命令执行相应的控制操作。
现有的集群控制系统采用集中式控制,各个单元统一接收控制中心发出的控制命令,但是对于水下航行器的水下作业,各个不同的水下航行器种类相同或不同,水下航行器相互配合,共同执行水下作业业务,其应用工况复杂,传统的集群控制系统无法满足水下航行器异构体编队的水下作业要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下航行器集群控制系统,能够机动灵活的对编队的各个水下航行器进行控制,进而能够良好的满足编队的水下作业要求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种水下航行器集群控制系统,包括岸基指挥系统、设置于编队领导单元的编队协同控制系统以及设置于各个水下航行器上的平台控制系统;
所述岸基指挥系统用于根据异构体编队执行的任务集生成任务信息,并且将任务信息发送给编队协同控制系统;
所述平台控制系统用于对水下航行器的运动信息进行采集,并且将采集的运动信息发送给编队协同控制系统;
所述编队协同控制系统用于根据任务信息生成各个水下航行器的轨迹信息,根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息;并且将轨迹信息和平台控制反馈信息发送给平台控制系统。
通过采用上述方案,通过在水下航行器编队中设置编队领导单元,进而以编队领导单元对其所属的编队成员进行协同控制,在进行水下探测时,通过岸基指挥系统输入异构体编队执行的任务集,进而进行中央控制,统一任务分发;在执行任务的过程中,采用分布式控制,通过各个编队协同控制系统别与其所属的平台控制系统通讯,进而对各个水下航行器进行运动反馈控制,缩小数据信息的通讯距离以及统一处理的数据信息量,从而在处理任务时更加高效灵活。
较佳的,所述岸基指挥系统包括人机界面、岸基通讯模块以及任务决策模块;
所述人机界面,用于输入异构体编队执行的任务集;
所述岸基通讯模块用于与岸基指挥系统和编队协同控制系统进行信息通讯;
所述任务决策模块,用于根据人机界面输入的任务集生成异构体编队的任务信息;并且根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息。
通过采用上述方案,通过人机界面输入异构体编队执行的任务集,进而由任务决策模块根据异构体编队执行的任务集进行任务划分,从而使各个水下航行器在执行过程中,能够良好进行协同作业。
较佳的,所述编队协同控制系统包括:
编队通讯模块,用于与岸基通讯模块或平台控制系统信息通讯;
编队控制中心,用于根据编队通讯模块接收的任务信息,生成控制策略;并且根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息;
任务调度模块,用于根据编队控制中心生成的控制策略生成任务调度信息;
路径规划模块,用于根据任务调度信息生成各个水下航行器的路径信息,并且将路径信息发送给编队通讯模块,由编队通讯模块将各个水下航行器的路径信息发送给对应平台控制系统。
通过采用上述方案,各个编队控制中心根据编队通讯模块接收的任务信息,进而根据各个水下航行器的特性,有针对性的生成控制策略,从而进一步生成任务调度信息,进而根据任务调度信息规划各个水下航行器的路径信息,从而能够充分发挥各个平台的特性,更加高效良好的进行水下探测任务。
较佳的,所述平台控制系统包括姿态测量模块、平台定位模块、运动控制模块以及平台通信模块;
所述姿态测量模块,用于对水下航行器的运行参数进行采集,并且将运行参数发送给平台通信模块;
所述平台定位模块,用于对水下航行器进行定位,生成位置信息,并且将位置信息发送给平台通讯模块;
所述运动控制模块用于根据路径信息对水下航行器进行路径控制;
所述平台通讯模块用于与岸基指挥系统和编队协同控制系统进行信息通讯。
通过采用上述方案,平台控制系统在运动过程中,对其运行参数、位置坐标等信息进行采集,进而将运行参数、位置坐标等信息发送给其编队协同控制系统,进而在编队任务执行过程中,能够针对各个水下航行器的工况有针对性的进行反馈调节,从而更好进行水下探测任务。
较佳的,所述编队协同控制系统还包括预处理模块;所述预处理模块用于对运动信息中各个水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,并且将转换参数数据发送给编队控制中心。
通过采用上述方案,通过预处理模块将各个水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,进而再通过编队控制中心对编队成员的一致性进行计算,从而能够对各个不同平台的水下航行器的信息进行高效处理。
较佳的,所述平台通讯模块包括平台卫星通讯单元以及平台水声通讯单元;所述编队通讯模块包括编队卫星通讯单元以及编队水声通讯单元;所述平台水声通讯单元与编队水声讯通单元水声通讯;所述平台卫星通讯单元与编队卫星通讯单元分别与岸基通讯模块卫星通讯。
通过采用上述方案,编队领导单元与编队成员之间通过水声通讯进行连接通讯,进而在通讯时,各个编队成员无需进行反复的上浮和下潜,信息交互效率高,并且节省能源。
本发明的另一个目的是提供一种水下航行器控制方法,能够机动灵活的对编队的各个水下航行器进行控制,进而能够良好的满足编队的水下作业要求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种水下航行器集群控制方法,包括以下方法步骤:
步骤S1,任务分配,通过岸基指挥系统输入异构体编队执行的任务集,岸基指挥系统根据输入的异构体编队执行的任务集生成任务信息,并且将任务信息发送至各个编队控制中心;
步骤S2,平台路径信息生成,编队协同控制系统根据收到的任务信息,生成控制策略,进而根据控制策略生成任务调度信息,然后根据任务调度信息生成各个水下航行器的路径信息,并且将生成的路径信息发送给对应的平台控制系统;
步骤S3,平台运动监测,各个平台控制系统根据收到的路径信息对水下航行器进行运动控制,并且在运动过程中对水下航行器的运动信息进行采集,将采集的运动信息发送给编队协同控制系统;
步骤S4,平台协同控制,编队协同控制系统根据各个平台控制系统发送的运动信息,生成平台控制反馈信息,并且将平台控制反馈信息发送给对应的平台控制系统。
通过采用上述方案,在进行水下探测时,通过岸基指挥系统输入异构体编队执行的任务集,进而进行中央控制,统一任务分发,在执行任务的过程中,采用分布式控制,通过各个编队协同控制系统别与其所属的平台控制系统通讯,进而对各个水下航行器进行运动反馈控制,缩小数据信息的通讯距离以及统一处理的数据信息量,从而在处理任务时更加高效灵活。
较佳的,步骤S4,平台协同控制包括以下步骤:
步骤S41,状态信息融合预处理,预处理模块对各个平台控制系统发送的运动信息中水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,生成标准化参数数据,并且将标准化参数数据发送给编队控制中心;
步骤S42,编队一致性协同控制计算,编队控制中心在获得所有平台控制系统发送的标准化参数数据后,编队控制中心根据编队一致性控制策略计算处理,生成各水下航行器下一个控制周期航向和速度的校正量;
步骤S43,平台协同运行,编队通讯模块将各个水下航行器校正量发送给对应的平台控制系统;运动控制模块根据平台通讯模块接收的校正量对水下航行器运行参数校正。
通过采用上述方案,在进行平台协同控制时,预处理模块对各个平台控制系统发送的运动信息中水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,生成标准化参数数据,进而将标准化参数数据发送给编队控制中心,从而能够使编队控制中心在对各个水下航行器的参数进行协同计算时,提高计算效率。
较佳的,所述平台水声通讯单元周期性自检,当平台水声通讯单元与编队水声通讯单元通信异常时,所述平台卫星通讯单元将当前水下航行器的运动信息发送给岸基通讯模块。
通过采用上述方案,当平台水声通讯单元与编队水声通讯单元通信异常时,则此时编队协同控制系统不能正常的对水下航行器进行运动反馈控制,此时由平台卫星通讯单元与岸基通讯模块建立通讯连接,进而通过岸基指挥中心对各个水下航行器进行运动反馈控制,从而保证水下探测任务的顺利开展,提高系统的可靠性。
较佳的,当姿态测量系统获取的执行电机参数发现停转异常时,所述平台定位模块对当前水下航行器的位置进行定位,生成位置信息;所述平台卫星通讯单元将位置信息发送至岸基指挥系统。
通过采用上述方案,姿态测量系统获取的执行电机参数发现停转异常时,通过平台定位模块对当前水下航行器的位置进行定位,进而通过平台卫星通讯单元将位置信息发送至岸基指挥系统,从而能够及时启动平台回收流程。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1、在进行水下探测时,通过岸基指挥系统输入异构体编队执行的任务集,进而进行中央控制,统一任务分发,在执行任务的过程中,采用分布式控制,通过各个编队协同控制系统别与其所属的平台控制系统通讯,进而对各个水下航行器进行运动反馈控制,缩小数据信息的通讯距离以及统一处理的数据信息量,从而在处理任务时更加高效灵活。
2、通过预处理系统将各个水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,进而再通过编队控制中心对编队成员的一致性进行计算,从而能够对各个不同平台的水下航行器的信息进行高效处理。
3、当平台水声通讯单元与编队水声通讯单元通信异常时,则此时编队协同控制系统不能正常的对水下航行器进行运动反馈控制,此时由平台卫星通讯单元与岸基通讯模块建立通讯连接,进而通过岸基指挥中心对各个水下航行器进行运动反馈控制,从而保证水下探测任务的顺利开展,提高系统的可靠性。
附图说明
图1是水下航行器集群控制系统的架构图。
图2是水下航行器集群控制系统的系统框图。
图3是水下航行器集群控制方法的流程图。
图4是平台协同控制的分步骤的流程图。
图中,1、岸基指挥系统;11、人机界面;12、任务决策模块;13、岸基通讯模块;2、编队协同控制系统;21、编队通讯模块;22、编队控制中心;23、任务调度模块;24、路径规划模块;25、预处理模块;3、平台控制系统;31、姿态测量模块;32、平台定位模块;33、运动控制模块;34、平台通讯模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1:
一种水下航行器集群控制系统,参照图1,包括岸基指挥系统1、编队协同控制系统2以及平台控制系统3。水下航行器编队由若干个组编队小组组成,每个编队小组设置一台水下航行器作为编队领导单元,对编队小组的水下航行器进行协同控制,其他的水下航行器为普通的编队成员,接收编队领导单元和岸基指挥中心的协同控制。岸基指挥系统1设置于岸基指控中心,编队协同控制系统2设置于编队领导单元上,平台控制系统3设置于各个水下航行器平台上。岸基指挥系统1、编队协同控制系统2以及平台控制系统3互相通讯。岸基指挥系统1用于根据异构体编队执行的任务集生成任务信息,并且将任务信息发送给编队协同控制系统。编队协同控制系统2用于根据任务信息生成各个水下航行器的轨迹信息,并且根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息;平台控制系统3用于对水下航行器的运动信息进行采集,并且将采集的运动信息发送给编队协同控制系统2。指挥员可以通过与岸基指挥系统1交互,实现对整个水下航行器编队的集中式任务分配,以及对其执行任务过程的监视和干预。分布式控制体现在两个方面:一是在预分配阶段,每个水下目标警戒滑翔机接收岸基指控中心传来的任务分配信息后,采用协作方式完成指定任务;二是在任务执行阶段,发生突发情况时,水下航行器编队控制系统可以及时调整分配方案,以最大效能应对战场态势变换。
岸基指挥系统1包括人机界面11、岸基通讯模块13以及任务决策模块12。人机界面11具有信息输入和信息显示功能,从而使岸基指挥中心的工作人员方便进行操作交互。人机界面11,用于输入异构体编队执行的任务集;岸基通讯模块13用于与岸基指挥系统1和编队协同控制系统2进行信息通讯;任务决策模块12,用于根据人机界面11输入的任务集生成异构体编队的任务信息;并且根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息。
编队协同控制系统2包括:编队通讯模块21,用于与岸基通讯模块13和平台控制系统3进行信息通讯;编队控制中心22,用于根据编队通讯模块21接收的任务信息,生成控制策略;并且根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息;任务调度模块23,用于根据编队控制中心22生成的控制策略生成任务调度信息;路径规划模块24,用于根据任务调度信息生成各个水下航行器的路径信息,并且将路径信息发送给编队通讯模块21,由编队通讯模块21将各个水下航行器的路径信息发送给对应平台控制系统3。编队协同控制系统2还包括预处理模块25;预处理模块25用于对运动信息中各个水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,并且将转换参数数据发送给编队控制中心22。
平台控制系统3包括姿态测量模块31、平台定位模块32、运动控制模块33以及平台通讯模块34。姿态测量模块31,用于对水下航行器的运行参数进行采集,并且将运行参数发送给平台通讯模块34。平台定位模块32,用于对水下航行器进行定位,生成位置信息,并且将位置信息发送给平台通讯模块34。运动控制模块33用于根据路径信息对水下航行器进行路径控制。平台通讯模块34用于与岸基指挥系统1和编队协同控制系统2进行信息通讯。
实施例2:
一种水下航行器集群控制方法,包括以下方法步骤:步骤S1,任务分配;步骤S2,平台路径信息生成;步骤S3,平台运动监测;步骤S4,平台协同控制。
步骤S1,任务分配。通过岸基指挥系统1输入异构体编队执行的任务集,岸基指挥系统1根据输入的异构体编队执行的任务集生成任务信息,并且将任务信息发送至各个编队控制中心22。具体的,指挥人员通过人机界面11输入异构体编队执行的任务集,由任务决策模块12根据各个水下航行器的特性进行任务分配。岸基通讯模块13将生成的任务信息通过通讯卫星系统发送到各个编队协同控制系统2。
步骤S2,平台路径信息生成。编队协同控制系统2根据收到的任务信息,生成控制策略,进而根据控制策略生成任务调度信息,然后根据任务调度信息生成各个水下航行器的路径信息,并且将生成的路径信息发送给对应的平台控制系统3。具体的,编队通讯模块21的卫星通讯单元接收到岸基通讯模块13发送的任务信息后,将任务信息发送给编队控制中心22,编队控制中心22根据任务信息生成控制策略,进而将控制策略发送给任务调度模块23。任务调度模块23根据控制策略,生成任务调度信息,进而将任务调度信息发送给路径规划模块24。路径规划模块24根据任务调度信息生成各个水下航行器的路径信息,并且将路径信息发送给编队通讯模块21,编队通讯模块21将各个水下航行器的路径信息发送给对应的平台控制系统3,进而运动控制模块33根据路径信息对水下航行器进行运动路径控制。
步骤S3,平台运动监测。各个平台控制系统3根据收到的路径信息对水下航行器进行运动控制,并且在运动过程中对水下航行器的运动信息进行采集,将采集的运动信息发送给编队协同控制系统2。具体的,姿态测量模块31获取平台横滚角、俯仰角、偏航角以及相应的横滚角速度、俯仰角速度、偏航角速度信息。平台定位模块32获取平台经纬度、深度、航向、航速、下潜速度等信息。平台通讯模块34的平台水声通讯单元通过水声通讯将水下航行器的运动信息发送给编队协同控制系统2,进而进行反馈控制。
步骤S4,平台协同控制。编队协同控制系统2根据各个平台控制系统3发送的运动信息,生成平台控制反馈信息,并且将平台控制反馈信息发送给对应的平台控制系统3。具体的,包括以下步骤。
步骤S41,状态信息融合预处理,编队水声通讯单元在受到各个平台控制系统3发送的运动信息后,将运动信息发送给预处理模块25;预处理模块25对各个平台控制系统3发送的运动信息中水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,生成标准化参数数据,并且将标准化参数数据发送给编队控制中心22。因为各平台由于生产厂家不同、生产型号、功能设计不同造成的数据格式、数据量级、数据精度不一致。状态信息融合预处理过程:经纬度数据全部转换为度分秒单位,采用double类型;航向角横滚角俯仰角等角度数据全部转换为弧度单位,采用double类型;加速度数据全部转换为m/s2单位,采用double类型;角速度数据全部转换为弧度/s,采用double类型;力数据全部转换为牛顿单位,采用double类型;力矩数据全部转换为牛顿米单位,采用double类型。
步骤S42,编队一致性协同控制计算。编队控制中心22在获得所有平台控制系统3发送的标准化参数数据后,编队控制中心22根据编队一致性控制策略计算处理,生成各水下航行器下一个控制周期航向和速度的校正量。
步骤S43,平台协同运行。编队通讯模块21将各个水下航行器校正量发送给对应的平台控制系统3;运动控制模块33根据平台通讯模块34接收的校正量对水下航行器运行参数校正。
在水下航行器运行过程中,平台卫星通讯单元周期性自检,当平台卫星通讯单元无法正常通讯时,则该平台按照预先设定的路径,并连续尝试卫星链接,在此过程中工程人员启动搜索回收程序。平台水声通讯单元周期性自检,当平台水声通讯单元与编队水声通讯单元通信异常时,平台卫星通讯单元将当前水下航行器的运动信息发送给岸基通讯模块13。平台不受编队协同控制系统2的控制,交由岸基指挥系统1指控,并将该平台运行状态数据通过卫星通信发送至岸基指控中心。当姿态测量系统获取的执行电机参数发现停转异常时,平台定位模块32对当前水下航行器的位置进行定位,生成位置信息;平台卫星通讯单元将位置信息发送至岸基指挥系统1。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种水下航行器集群控制系统,其特征在于:包括岸基指挥系统(1)、设置于编队领导单元的编队协同控制系统(2)以及设置于各个水下航行器上的平台控制系统(3);
所述岸基指挥系统(1)用于根据异构体编队执行的任务集生成任务信息,并且将任务信息发送给编队协同控制系统(2);
所述平台控制系统(3)用于对水下航行器的运动信息进行采集,并且将采集的运动信息发送给编队协同控制系统(2);
所述编队协同控制系统(2)用于根据任务信息生成各个水下航行器的轨迹信息,根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息;并且将轨迹信息和平台控制反馈信息发送给平台控制系统(3)。
2.根据权利要求1所述的一种水下航行器集群控制系统,其特征在于:所述岸基指挥系统(1)包括人机界面(11)、岸基通讯模块(12)以及任务决策模块(13);
所述人机界面(11),用于输入异构体编队执行的任务集;
所述岸基通讯模块(12)用于与岸基指挥系统(1)和编队协同控制系统(2)进行信息通讯;
所述任务决策模块(13),用于根据人机界面(11)输入的任务集生成异构体编队的任务信息;并且根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息。
3.根据权利要求2所述的一种水下航行器集群控制系统,其特征在于,所述编队协同控制系统(2)包括:
编队通讯模块(21),用于与岸基通讯模块(12)和平台控制系统(3)进行信息通讯;
编队控制中心(22),用于根据编队通讯模块(21)接收的任务信息,生成控制策略;并且根据水下航行器的运动信息生成平台控制反馈信息;
任务调度模块(23),用于根据编队控制中心(22)生成的控制策略生成任务调度信息;
路径规划模块(24),用于根据任务调度信息生成各个水下航行器的路径信息,并且将路径信息发送给编队通讯模块(21),由编队通讯模块(21)将各个水下航行器的路径信息发送给对应平台控制系统(3)。
4.根据权利要求3所述的一种水下航行器集群控制系统,其特征在于:所述平台控制系统(3)包括姿态测量模块(31)、平台定位模块(32)、运动控制模块(33)以及平台通讯模块(34);
所述姿态测量模块(31),用于对水下航行器的运行参数进行采集,并且将运行参数发送给平台通讯模块(34);
所述平台定位模块(32),用于对水下航行器进行定位,生成位置信息,并且将位置信息发送给平台通讯模块(34);
所述运动控制模块(33)用于根据路径信息对水下航行器进行路径控制;
所述平台通讯模块(34)用于与岸基指挥系统(1)和编队协同控制系统(2)进行信息通讯。
5.根据权利要求4所述的一种水下航行器集群控制系统,其特征在于:所述编队协同控制系统(2)还包括预处理模块(25);所述预处理模块(25)用于对运动信息中各个水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,并且将转换参数数据发送给编队控制中心(26)。
6.根据权利要求4所述的一种水下航行器集群控制系统,其特征在于:所述平台控制系统(3)包括平台卫星通讯单元以及平台水声通讯单元;所述编队通讯模块(21)包括编队卫星通讯单元以及编队水声通讯单元;所述平台水声通讯单元与编队水声讯通单元水声通讯;所述平台卫星通讯单元与编队卫星通讯单元分别与岸基通讯模块(12)卫星通讯。
7.一种水下航行器集群控制方法,其特征在于,包括以下方法步骤:
步骤S1,任务分配,通过岸基指挥系统(1)输入异构体编队执行的任务集,岸基指挥系统(1)根据输入的异构体编队执行的任务集生成任务信息,并且将任务信息发送至各个编队控制中心(26);
步骤S2,平台路径信息生成,编队协同控制系统(2)根据收到的任务信息,生成控制策略,进而根据控制策略生成任务调度信息,然后根据任务调度信息生成各个水下航行器的路径信息,并且将生成的路径信息发送给对应的平台控制系统(3);
步骤S3,平台运动监测,各个平台控制系统(3)根据收到的路径信息对水下航行器进行运动控制,并且在运动过程中对水下航行器的运动信息进行采集,将采集的运动信息发送给编队协同控制系统(2);
步骤S4,平台协同控制,编队协同控制系统(2)根据各个平台控制系统(3)发送的运动信息,生成平台控制反馈信息,并且将平台控制反馈信息发送给对应的平台控制系统(3)。
8.根据权利要求7所述的一种水下航行器控制方法,其特征在于,步骤S4,平台协同控制包括以下步骤:
步骤S41,状态信息融合预处理,预处理模块(25)对各个平台控制系统(3)发送的运动信息中水下航行器的运行参数进行统一格式转换计算,生成标准化参数数据,并且将标准化参数数据发送给编队控制中心(26);
步骤S42,编队一致性协同控制计算,编队控制中心(26)在获得所有平台控制系统(3)发送的标准化参数数据后,编队控制中心(26)根据编队一致性控制策略计算处理,生成各水下航行器下一个控制周期航向和速度的校正量;
步骤S43,平台协同运行,编队通讯模块(21)将各个水下航行器校正量发送给对应的平台控制系统(3);运动控制模块(33)根据平台通讯模块(34)接收的校正量对水下航行器运行参数校正。
9.根据权利要求7所述的一种水下航行器控制方法,其特征在于:所述平台水声通讯单元周期性自检,当平台水声通讯单元与编队水声通讯单元通信异常时,所述平台卫星通讯单元将当前水下航行器的运动信息发送给岸基通讯模块(12)。
10.根据权利要求7所述的一种水下航行器控制方法,其特征在于:当姿态测量系统(24)获取的执行电机参数发现停转异常时,所述平台定位模块(32)对当前水下航行器的位置进行定位,生成位置信息;所述平台卫星通讯单元将位置信息发送至岸基指挥系统(1)。
CN202110262433.4A 2021-03-10 2021-03-10 一种水下航行器集群控制系统及其控制方法 Pending CN113093768A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110262433.4A CN113093768A (zh) 2021-03-10 2021-03-10 一种水下航行器集群控制系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110262433.4A CN113093768A (zh) 2021-03-10 2021-03-10 一种水下航行器集群控制系统及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113093768A true CN113093768A (zh) 2021-07-09

Family

ID=76666805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110262433.4A Pending CN113093768A (zh) 2021-03-10 2021-03-10 一种水下航行器集群控制系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113093768A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114035592A (zh) * 2021-11-22 2022-02-11 大连海事大学 一种水下滑翔机三维协同路径跟踪控制系统
CN114690778A (zh) * 2022-04-11 2022-07-01 西安交通大学 一种基于电场通信组网的水下集群编队系统控制方法
CN115268476A (zh) * 2022-08-23 2022-11-01 海南大学 一种分布式的水面舰艇和水下航行器协同控制系统和方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106774331A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 广东华中科技大学工业技术研究院 一种分布式控制无人艇集群分簇编队方法
CN107065860A (zh) * 2017-02-24 2017-08-18 华南理工大学 一种面向渔业捕捞的无人船群协同自组织作业系统及方法
CN107179777A (zh) * 2017-06-03 2017-09-19 复旦大学 多智能体集群协同方法与多无人机集群协同系统
CN108153311A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 武汉理工大学 面向无人艇编队的智能控制系统及控制方法
CN109920275A (zh) * 2019-01-29 2019-06-21 中国航空无线电电子研究所 基于多机群的飞机交通冲突解脱系统
CN110636103A (zh) * 2019-07-22 2019-12-31 中山大学 一种多异构集群作业统一调度方法及api接口
CN110632899A (zh) * 2018-06-25 2019-12-31 中国电力科学研究院有限公司 用于分布式能源站多能供给网络的协同控制方法及系统
CN111645835A (zh) * 2019-12-10 2020-09-11 河北汉光重工有限责任公司 一种一带多水下无人子母潜航器
CN111679886A (zh) * 2020-06-03 2020-09-18 科东(广州)软件科技有限公司 异构计算资源调度方法、系统、电子设备及存储介质
CN112612212A (zh) * 2020-12-30 2021-04-06 上海大学 一种异构多无人系统编队与协同目标驱离方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106774331A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 广东华中科技大学工业技术研究院 一种分布式控制无人艇集群分簇编队方法
CN107065860A (zh) * 2017-02-24 2017-08-18 华南理工大学 一种面向渔业捕捞的无人船群协同自组织作业系统及方法
CN107179777A (zh) * 2017-06-03 2017-09-19 复旦大学 多智能体集群协同方法与多无人机集群协同系统
CN108153311A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 武汉理工大学 面向无人艇编队的智能控制系统及控制方法
CN110632899A (zh) * 2018-06-25 2019-12-31 中国电力科学研究院有限公司 用于分布式能源站多能供给网络的协同控制方法及系统
CN109920275A (zh) * 2019-01-29 2019-06-21 中国航空无线电电子研究所 基于多机群的飞机交通冲突解脱系统
CN110636103A (zh) * 2019-07-22 2019-12-31 中山大学 一种多异构集群作业统一调度方法及api接口
CN111645835A (zh) * 2019-12-10 2020-09-11 河北汉光重工有限责任公司 一种一带多水下无人子母潜航器
CN111679886A (zh) * 2020-06-03 2020-09-18 科东(广州)软件科技有限公司 异构计算资源调度方法、系统、电子设备及存储介质
CN112612212A (zh) * 2020-12-30 2021-04-06 上海大学 一种异构多无人系统编队与协同目标驱离方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114035592A (zh) * 2021-11-22 2022-02-11 大连海事大学 一种水下滑翔机三维协同路径跟踪控制系统
CN114035592B (zh) * 2021-11-22 2023-05-16 大连海事大学 一种水下滑翔机三维协同路径跟踪控制系统
CN114690778A (zh) * 2022-04-11 2022-07-01 西安交通大学 一种基于电场通信组网的水下集群编队系统控制方法
CN114690778B (zh) * 2022-04-11 2024-05-31 西安交通大学 一种基于电场通信组网的水下集群编队系统控制方法
CN115268476A (zh) * 2022-08-23 2022-11-01 海南大学 一种分布式的水面舰艇和水下航行器协同控制系统和方法
CN115268476B (zh) * 2022-08-23 2024-02-06 海南大学 一种分布式的水面舰艇和水下航行器协同控制系统和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113093768A (zh) 一种水下航行器集群控制系统及其控制方法
CN109521797B (zh) 无人船引导水下航行器群的优化割草型编队控制方法
CN108200175B (zh) 基于协同云控制的多无人船编队协同控制系统及方法
CN109613931B (zh) 基于生物社会力的异构无人机集群目标跟踪系统及方法
CN109032138B (zh) 基于一致性算法的多机器人编队控制系统及方法
CN108287542B (zh) 基于协同云控制的无人机与无人船协作控制系统与方法
CN108363407B (zh) 一种无人船自主航行的协同云控制系统
JP7044061B2 (ja) 移動体、移動体制御システム、移動体制御方法、インターフェース装置、およびプログラム
CN108415460B (zh) 一种组合分离式旋翼与足式移动操作机器人集中-分布式控制方法
CN112130566A (zh) 一种基于模糊逻辑和滑模控制策略的无人艇、无人机混合编队控制方法及其控制系统
CN111890389A (zh) 基于多模态交互接口的多移动机器人协同控制系统
CN113467514A (zh) 多无人机分布式控制系统、协同控制方法、介质、无人机编队
CN112327872B (zh) 面向溢油围捕的双无人艇协同轨迹跟踪方法
CN115202349A (zh) 基于通信干扰的多移动机器人协同编队控制方法、装置、设备及存储介质
CN113342016B (zh) 基于动态事件触发的自主式水下机器人协同控制方法和系统
CN117873078B (zh) 一种基于人工势函数的无人水面船编队容错控制方法
CN112578814B (zh) 一种用于多自主水下航行器编队直线航迹跟踪控制方法
CN116700299A (zh) 一种基于数字孪生的auv集群控制系统及方法
CN112180915A (zh) 基于ros的双推力无人船运动控制系统及控制方法
CN116820129A (zh) 一种基于自主协同机制的无人机集群编队方法及系统
CN116301041A (zh) 固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法、装置和系统
CN112947448B (zh) 一种无人船集群协同包围多目标模糊控制器结构及设计方法
Kang et al. Fuzzy logic based behavior fusion for multi-AUV formation keeping in uncertain ocean environment
CN116027796A (zh) 一种多自治水下机器人编队控制系统及方法
Aguiar Single and multiple motion control of autonomous robotic vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210709

RJ01 Rejection of invention patent application after publication