无人船集群队形重构的目标任务分配

吕光颢; 彭周华; 王丹; 窦伟滔

doi:10.19693/j.issn.1673-3185.01362

无人船集群队形重构的目标任务分配

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01362

大连海事大学船舶电气工程学院, 辽宁大连 116026

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（61673081，51579023）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（3132016313，3132018306）；国家重点研发计划重点专项资金资助项目（2016YFC0301500）；大连高层次人才创新创业计划资助项目（2016RQ036）；辽宁省高校创新性人才资助项目（LR2017014）

详细信息

作者简介:
吕光颢,男,1995年生,硕士生。研究方向:无人船自主决策。E-mail:lv1120170090@dlmu.edu.cn;王丹,男,1960年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:无人船编队控制,电力电子技术。E-mail:dwang@dlmu.edu.cn;窦伟滔,男,1996年生,硕士生。研究方向:无人船编队控制。

通讯作者:
彭周华(通信作者),男,1982年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:海洋航行器制导与控制,无人船集群控制。E-mail:zhpeng@dlmu.edu.cn

中图分类号: U674.91

Target assignment in formation reconfiguration for swarms of unmanned ships

School of Marine Electrical Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China

摘要: [目的] 针对无人船编队队形重构中的目标分配问题，提出一种队形重构目标分配方法。 [方法] 首先，在目标点固定的情况下，通过各无人船的当前位置，生成基于距离的收益函数。其次，以拍卖理论为基础，根据无人船队形重构中目标分配的快速性要求，针对传统拍卖算法在重构分配中可能存在的无可行解问题，提出基于最大迭代次数的拍卖终止机制，分散部分计算量，从而缩短分配时间。 [结果] 仿真结果表明，与匈牙利法相比，所提方法针对大规模无人船集群队形重构能够快速给出目标任务分配方案。 [结论] 所提方法能为无人船集群队形重构中目标分配问题以及无人船自主决策研究提供一定的参考。
- 无人船 /
- 队形重构 /
- 任务分配 /
- 拍卖算法
Abstract: [Objectives] To study the target assignment in the formation reconfiguration of unmanned ships,a target assignment method is proposed. [Methods] Firstly,a distance-based cost function is generated by the current positions of the unmanned ships and the fixed target points. Secondly,based on the auction theory and according to the rapidity requirement of the target assignment in the formation reconfiguration of the unmanned ship,an auction termination mechanism is proposed based on the maximum number of iterations for possible non-feasible solution in the assignment of the traditional auction algorithm, which disperses part of the simulations, thus shortening the assignment time. [Results] Finally,the simulation results show that this proposed method can quickly give an optimized target assignment scheme for the formation reconfiguration of swarms of the unmanned ships when compared with the classical Hungarian method. [Conclusions] The proposed method herein can provide an effective reference for the target assignment in the formation reconfiguration of swarms of the unmanned ships and for the study on the autonomous decision-making of the unmanned ships.
- unmanned ships /
- formation reconfiguration /
- task allocation /
- auction algorithm

[1]	宗群,王丹丹,邵士凯,等. 多无人机协同编队飞行控制研究现状及发展[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2017,49(3):1-14. ZONG Q,WANG D D,SHAO S K,et al. Research status and development of multi UAV coordinated formation flight control[J]. Journal of Harbin Institute of Technology,2017,49(3):1-14(in Chinese).
[2]	MCGREW J S, HOW J P, WILLIAMS B,et al. Air-combat strategy using approximate dynamic programming[J]. Journal of Guidance,Control,and Dynamics,2010,33(5):1641-1654.
[3]	SUJIT P B,GHOSE D. Self assessment-based decision making for multiagent cooperative search[J].IEEE Transactions on Automation Science and Engineering,2011,8(4):705-719.
[4]	MANATHARA J G,SUJIT P B,BEARD R W. Multiple UAV coalitions for a search and prosecute mission[J]. Journal of Intelligent & Robotic Systems,2011, 62(1):125-158.
[5]	KIM M H,BAIK H,LEE S. Response threshold model based UAV search planning and task allocation[J]. Journal of Intelligent & Robotic Systems,2014,75(3/4):625-640.
[6]	WEI H L,MAT ISA N A. Particle swarm optimization with dual-level task allocation[J]. Engineering Applications of Artificial Intelligence,2015,38:88-110.
[7]	谢宗仁,吕建伟,林华. 基于突变级数法的舰船作战能力综合评价[J]. 中国舰船研究,2016,11(3):5-10. XIE Z R,LV J W,LIN H. The comprehensive evaluation of naval vessel's engagement capability based on the catastrophe progression method[J]. Chinese Journal of Ship Research,2016,11(3):5-10(in Chinese).
[8]	朱晓军,张涛,彭飞,等. 基于遗传算法的编队条件下舰船修理周期结构优化[J]. 中国舰船研究, 2011,6(5):103-107. ZHU X J,ZHANG T,PENG F,et al. Periodical structure optimization of fleet-wide ship repair bygenetic algorithm[J]. Chinese Journal of Ship Research,2011, 6(5):103-107(in Chinese).
[9]	CHOPRA S,NOTARSTEFANO G,RICE M,et al. A distributed version of the Hungarian method for multirobot assignment[J]. IEEE Transactions on Robotics, 2017,33(4):932-947.
[10]	BINETTI G,DAVOUDI A,NASO D,et al. A distributed auction-based algorithm for the nonconvex economic dispatch problem[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics,2014,10(2):1124-1132.
[11]	BUŠ L,TVRDÍK P. Towards auction algorithms for large dense assignment problems[J]. Computational Optimization and Applications, 2009, 43(3):411-436.
[12]	尹峥. 活动网络的时间/费用优化和风险分析研究[D]. 武汉:华中科技大学,2006. YIN Z. The research of time-cost trade-off optimization and risk analysis under activity network[D]. Wuhan:Huazhong University of Science and Technology,2006(in Chinese).

[1]	杨忠凯, 仲伟波, 冯友兵, 孙彬. 基于改进的视线导引算法与自抗扰航向控制器的无人艇航迹控制 . 中国舰船研究, 2021, 16(1): 121-127, 135. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01842
[2]	丁志国, 张新宇, 王程博, 黎泉, 安兰轩. 基于驾驶实践的无人船智能避碰决策方法 . 中国舰船研究, 2021, 16(1): 96-104, 113. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01781
[3]	楼建坤, 王鸿东, 王检耀, 易宏. 基于机器学习的实海域无人艇避碰算法智能演进方法 . 中国舰船研究, 2021, 16(1): 65-73. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02116
[4]	李清亮, 李彬, 孙国皓, 崔星, 毛新涛. 基于精确罚函数的无人艇航迹规划和自动避障算法 . 中国舰船研究, 2021, 16(1): 89-95. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02209
[5]	路春晖, 张博, 付振楷, 尹美琳, 张嘉琪. 搜索算法在无人艇航迹规划中的应用 . 中国舰船研究, 2021, 16(1): 83-88. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01604
[6]	欧阳子路, 王鸿东, 黄一, 杨楷文, 易宏. 基于改进RRT算法的无人艇编队路径规划技术 . 中国舰船研究, 2020, 15(3): 18-24. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01639
[7]	陈于涛, 曹诗杰, 曾凡明. 一种用于无人艇目标跟踪的实时Q学习算法 . 中国舰船研究, 2020, 37(): 1-6. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01763
[8]	武树斌, 温玉屏, 夏洋, 汪慧君, 李含辉. 带宽约束下舰艇编队网络的跨平台任务调度算法 . 中国舰船研究, 2020, 15(6): 170-175. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01899
[9]	朱昱雯, 肖健梅, 王锡淮. 基于改进SHADE算法的船舶电力系统推力分配 . 中国舰船研究, 2020, 15(4): 173-182. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01586
[10]	赵伟, 刘焕卫. 基于遗传算法的多模式推力分配策略模拟分析 . 中国舰船研究, 2020, 15(3): 161-168. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01644
[11]	苏丽, 王锡淮, 肖健梅. 基于多目标优化算法的船舶微电网重构 . 中国舰船研究, 2020, 15(3): 169-176. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01534
[12]	吴文涛, 古楠, 彭周华, 刘陆, 王丹. 多领航者导引无人船集群的分布式时变队形控制 . 中国舰船研究, 2020, 15(1): 21-30. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01734
[13]	武光江, 刘辰, 王畅, 郝锐. 船用非能动安全壳冷却系统换热器的流量分配特性分析 . 中国舰船研究, 2019, 14(Supp 1): 28-34,40. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01363
[14]	欧阳子路, 王鸿东, 王检耀, 易宏. 基于改进Bi-RRT的无人水面艇自动避碰算法 . 中国舰船研究, 2019, 14(6): 8-14. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01450
[15]	黄一, 王鸿东, 程锋瑞, 梁晓锋, 易宏. 基于时序数据库的无人船信息管理系统设计与性能测试 . 中国舰船研究, 2019, 14(4): 161-166. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01361
[16]	余亚磊, 苏荣彬, 冯旭, 郭晨. 基于速变LOS的无人船反步自适应路径跟踪控制 . 中国舰船研究, 2019, 14(3): 163-171. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01377
[17]	刘瑞轩, 张永林. 基于改进蚁群算法的多自主式水下机器人任务分配 . 中国舰船研究, 2018, 13(6): 107-112. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01029
[18]	岳林. 船机电系统自主控制平台及资源分配策略 . 中国舰船研究, 2016, 11(4): 102-110. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2016.04.015
[19]	连军强, 孙宏坤. 基于PSO算法的船用永磁电机齿槽转矩优化 . 中国舰船研究, 2014, 9(3): 123-130. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.03.020
[20]	丁传炳, 胡一峰, 陶勇. 舰载火箭弹弹道重构与模型验证 . 中国舰船研究, 2012, 7(6): 107-111. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.06.017

2018-6-101_en.pdf

点击查看大图

计量

文章访问数: 80
HTML全文浏览量: 3
PDF下载量: 75
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

无人船集群队形重构的目标任务分配

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01362

通讯作者:
彭周华(通信作者),男,1982年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:海洋航行器制导与控制,无人船集群控制。E-mail:zhpeng@dlmu.edu.cn

Target assignment in formation reconfiguration for swarms of unmanned ships

计量

无人船集群队形重构的目标任务分配

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01362

大连海事大学船舶电气工程学院, 辽宁大连 116026

通讯作者: 彭周华(通信作者),男,1982年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:海洋航行器制导与控制,无人船集群控制。E-mail:zhpeng@dlmu.edu.cn

English Abstract

Target assignment in formation reconfiguration for swarms of unmanned ships

School of Marine Electrical Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China

全文HTML

目录

留言板

无人船集群队形重构的目标任务分配

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01362

通讯作者: 彭周华(通信作者),男,1982年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:海洋航行器制导与控制,无人船集群控制。E-mail:zhpeng@dlmu.edu.cn

Target assignment in formation reconfiguration for swarms of unmanned ships

计量

出版历程

无人船集群队形重构的目标任务分配

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01362

大连海事大学 船舶电气工程学院, 辽宁 大连 116026

通讯作者: 彭周华(通信作者),男,1982年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:海洋航行器制导与控制,无人船集群控制。E-mail:zhpeng@dlmu.edu.cn

English Abstract

Target assignment in formation reconfiguration for swarms of unmanned ships

School of Marine Electrical Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China

全文HTML

目录

通讯作者:
彭周华(通信作者),男,1982年生,博士,教授,博士生导师。研究方向:海洋航行器制导与控制,无人船集群控制。E-mail:zhpeng@dlmu.edu.cn

大连海事大学船舶电气工程学院, 辽宁大连 116026