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群体智能与无人机艇跨域编队协同

群体智能与无人机艇跨域编队协同


主要研究中心

群体智能主要体现于多个个体通过简单的行为可以涌现出复杂的群体行为。而无人机-艇跨域编队协同技术及装备对维护我国海洋权益、管控我国水域资源起着至关重要的作用。国家发改委、工信部、军委科技委等均将无人系统群体协同列为未来的战略发展方向。此研究旨在揭示自然界中群体智能的规律及其调控机制,进而将群体智能应用于无人机-艇跨域编队协同。同时研究无人机-艇编队水域感知、路径规划与协同控制等核心理论;研制集成机载、艇载的环境感知、路径规划、协同控制等功能部件及无人机艇编队装备。


主要研究进展

1. 群体智能方面,揭示了群体动力学系统构型相变规律,提出了空间约束下编队构型切换算法,相应成果于2016年被国际顶级期刊《自然·物理学》(Nature. Physics,IF:22.7)作为研究亮点报导。

2. 在协同控制方面,设计了芯片嵌入式的时滞申请网络控制策略,解决了控制器需要实时更新,而嵌入式控制系统芯片信号处理能力有限的问题。自主开发了基于机器学习的嵌入式欠驱控制器及其原型机电气系统,完成了海斯特12艇的湖面航迹跟踪测试。

3. 在多艇协同方面,自主研制了海斯特12艇和30cm小艇的多艇协同实验平台,实现了任意封闭曲线的编队协同控制。在东莞市松山湖水库搭建了多艇实验平台,实现了海斯特12无人艇的多艇编队、围捕、打捞、监测等实验。

4. 在核心装备方面,自主研制了环境感知、自主控制、路径规划、协同控制等功能部件,参与研制了海斯特68艇、海斯特12艇,设计了3D打印0.3m小艇。其中“全自主无人艇编队系统及装备”获得了第46届日内瓦国际发明展金奖。

5. 无人机方面,购买并组装了两类多架无人机。利用无人机多源信息融合技术,实现了周边环境的感知;利用人工智能控制,实现了在复杂环境中的悬停定位功能;利用基于深度卷积网络的图像处理技术,实现了对水面目标的识别和污染物、障碍物的检测。


应用前景

水域上的部署、巡逻、围捕、勘测、搜救、物资运送等复杂编队任务,内河的环境勘测、污染物清理,近海的石油泄漏清理、巡逻、缉私等。

(数据更新至2017年11月21日)