1.一种多UUV队形切换与编队避障的自适应方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:
在三维地图下随机初始化多UUV位置信息和栅格障碍物,UUV编队包含一个领航者和四个跟随者,设定协同状态达到稳定时UUV之间的相对位置关系,设置障碍物斥力影响范围和UUV之间的斥力影响范围,对UUV进行速度约束:式中:vk为当前时刻的速度中间变量,vk'为当前时刻的速度,vk‑1为上一时刻的速度,amax为UUV最大加速度,t为单位时间,Δv是UUV当前时刻速度与上一时刻速度的差值,vmax为UUV的最大速度,然后执行步骤2;
步骤2:
确定多UUV之间的通信拓扑结构,该通信拓扑对应的邻接矩阵为A,在编队中引入斥力势场:式中:Frep为第i个UUV所受第j个UUV的斥力,Krep为斥力系数,d(xi,xj)为第i个UUV与第j个UUV之间的距离,Ruuv为UUV的斥力影响范围半径,λ为UUV的斥力影响范围系数,根据队形的大小通过调整λ改变UUV的斥力影响范围半径,执行步骤3;
步骤3:
多UUV形成编队队形,目标点对领航者UUV产生引力,在引力作用下,领航者UUV带领跟随者前往目标点,执行步骤4;
步骤4:
判断领航者UUV是否到达目标点,到达目标点任务结束,否则执行步骤5;
步骤5:
判断编队UUV当前位置与障碍物的距离是否小于障碍物斥力范围Rob,如果是执行步骤
6,否则继续向目标点移动,返回步骤4;
步骤6:
判断障碍物是否为大型障碍物,如果是执行步骤7,否则执行步骤8;
步骤7:
领航者判断障碍物间距,通过改变队形距离系数可以调整编队队形的大小,具体公式如下:式中:delta_X、delta_Y、delta_Z分别为调整后的x,y,z方向的位置信息矩阵,X、Y、Z分别为调整前的x,y,z方向的位置信息矩阵,矩阵大小为[1×5],αx、βy、γz分别为x,y,z方向的队形距离系数,通过调整队形距离系数可改变队形大小,如果改变队形大小不能躲避障碍物,可采用改变位置信息矩阵来改变队形,逃离障碍物,执行步骤3;
步骤8:
UUV编队很难在保持队形的情况下躲避小型障碍物,因此采取放弃编队优先避障的策略,在这种情况下,避障的优先级应大于队形保持的优先级,其中障碍物对UUV产生斥力,UUV受到领航者的引力,UUV沿合力方向移动,逃离障碍物后形成编队,返回步骤3。