申请/专利权人：青岛哈尔滨工程大学创新发展中心

申请日：2024-02-04

公开（公告）日：2024-05-03

公开（公告）号：CN117687322B

主分类号：G05B17/02

分类号：G05B17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.03#授权;2024.03.29#实质审查的生效;2024.03.12#公开

摘要：本发明提供了一种考虑个体故障的AUV集群对抗仿真系统及方法，属于自主水下航行器技术领域。系统包括：用户交互层、决策支持层、仿真核心层、数据模型层和支持服务层；用户交互层为系统的最顶层，对整个AUV集群对抗仿真过程进行初始的配置输入；决策支持层用于对AUV集群进行故障检测和任务规划；仿真核心层用于仿真海洋环境和动态变化并对AUV集群的运行状态进行仿真；数据模型层用于采集传感器数据，并为仿真核心层提供数据；支持服务层用于对异常状态进行记录，并对系统进行维护与升级。本发明的技术方案克服现有技术中对AUV集群对抗较少考虑故障诊断的问题。

主权项：1.一种考虑个体故障的AUV集群对抗仿真方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1，利用传感器对AUV进行故障检测，当检测到发生故障时开始进行计算匹配组合，为AUV集群中每个追击者匹配相对最近的逃逸者，匹配组合中的追击者采用基于逃逸空间的拦截策略；S2，在AUV集群追逃集群对抗过程中，每隔一段持续恒定的时间步长后更新集群位置和数量，从而重新进行匹配；S3，在持续的每一恒定时间步长内，对所有逃逸者的被捕获与逃脱情况进行统计，其中；S4，若逃逸者被捕获或者逃脱，则将该逃逸者从逃逸者集合中移除，并加入相应的被捕获集合和逃脱集合；S5，检查逃逸者集合是否为空集，如果不是空集，则说明仍有为被捕获或者逃脱的逃逸者在守卫区域内活动，则利用步骤S1~S4重新计算匹配组合，继续进行对抗，否则对抗结束；步骤S1具体包括如下步骤:S1.1，设定AUV集群追逃对抗双方由个追击者和个逃逸者组成，追击者集合为，逃逸者集合为；其中，和分别为追击者和逃逸者在时间的位置；在的情况下，AUV的动态由以下解耦系统描述： ；其中，和是追击者和逃逸者的初始位置，和分别表示追击者和逃逸者的速度，追击者和逃逸者的速度之比为，追击者和逃逸者在时间的控制输入是它们各自的瞬时航向和；AUV追击者的攻击捕获射程为，初始状态下，追击者团队和逃逸者团队分布在守卫区域中，守卫区域以外区域为目标区域；追击者团队的目标是在守卫区域中尽可能多的捕获逃逸者，逃逸者团队的目标是摆脱追击者进入目标区域；S1.2，使用势函数以具体界定逃逸空间，表达式为： ；其中，势函数关于的梯度用表示，其表达式为： ；S1.3，逃逸空间集合定义为；追击者的拦截策略即为向着逃避空间距离目标区域最近的点运动。

全文数据：

权利要求：

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