AUV一种基于人工势场多 集群的实时避障方法

Oceanic Engineering，2014，39（1）：131-149. ［18］ MATSUDA T，MAKI T，SAKAMAKI T，et al. Perfor⁃ mance analysis on a navigation method of multiple AUVs for wide area survey［J］. Marine Technology Society Journal，2012，46（2）：45-55. ［19］ GKIKOPOULI A，NIKOLAKOPOULOS G，MANE⁃ SIS S. A survey on underwater wireless sensor net⁃ works and applications［C］//Proceedings of the 20th Mediterranean Conference on Control and Automa⁃ tion. Barcelona，Spain：IEEE，2012：1147-1154. ［20］ AKYILDIZ I F，WANG P，LIN S C. Softwater：soft⁃ ware-defined networking for next-generation under⁃ water communication systems［J］. Ad Hoc Networks， 2016，46：1-11. ［21］ YOON S，AZAD A K， OH H ，et al. AURP：an AUV-aided underwater routing protocol for underwa⁃ ter acoustic sensor networks［J］. Sensors，2012，12 （2）：1827-1845. ［22］ SUN Y，ZHANG R. Research on global path plan⁃ ning for AUV based on GA［M］//ZHAGN T B. Me⁃ chanical Engineering and Technology. Berlin：Spring⁃ er，2012：311-318. 23］ . AUV ［ 王刚 基于极限学习机的 路径规划的研究［D］. 青岛：中国海洋大学，2013. WANG G. The research of path planning based on ELM for AUV［D］. Qingdao：Ocean University of China，2013（in Chinese）. ［24］ HUANG H， ZHU D Q ，DING F. Dynamic task as⁃ signment and path planning for multi-AUV system in variable ocean current environmen［t J］. Journal of In⁃ telligent and Robotic Systems， 2014， 74（3/4）： 999-1012. ［25］ ZHU D Q ，HUANG H，YANG S X. Dynamic task as⁃ signment and path planning of multi-AUV system based on an improved self-organizing map and veloci⁃ ty synthesis method in three-dimensional underwater workspace［J］. IEEE Transactions on Cybernetics， 2013，43（2）：504-514. ［26］ MANINGO J M Z，FAELDEN G E U，NAKANO R C S，et al. Obstacle avoidance for quadrotor swarm us⁃ ing artificial neural network self-organizing map［C］// Proceedings of 2015 International Conference on Hu⁃ manoid， Nanotechnology， Information Technology， Communication and Control，Environment and Man⁃ agement. Cebu City，Philippines：IEEE，2015：1-7. ［27］ SUTANTYO D，LEVI P，MÖSLINGER C，et al. Col⁃ lective-adaptive Lévy flight for underwater multi-ro⁃ bot exploration［C］//Proceedings of 2013 IEEE Inter⁃ national Conference on Mechatronics and Automa⁃ tion. Takamatsu，Japan：IEEE，2013：456-462. ［28］ HUANG Q，ZHENG G L. Route optimization for au⁃ tonomous container truck based on rolling window ［J］. International Journal of Advanced Robotic Sys⁃ tems，2016，13（3）：112. ［29］ LIU J H ，YANG J G， LIU H P ，et al. An improved ant colony algorithm for robot path planning［J］. Soft Computing， 2016，1（11）： 1-11. DOI： 10.1007/ s00500-016-2161-7. 30］ 徐勇. 析［J］. ［ 多平台协同搜索水雷效能分 指挥控制与仿真，2013，35（3）：81-83. XU Y. The effectiveness analysis of multiple-plat⁃ form cooperative mine searching［J］. Command Con⁃ trol and Simulation，2013，35（3）：81-83（in Chi⁃ nese）. ［31］ FAVARO F，BROLO L，TOSO G，et al. A study on remote data retrieval strategies in underwater acoustic networks［C］//Proceedings of Oceans 2013-San Di⁃ ego. San Diego，CA：IEEE，2013：1-8. ［32］ KARTHIK S. Underwater vehicle for surveillance with navigation and swarm network communication ［J］. Indian Journal of Science and Technology， 2014，7（6）：22-31. ［33］ CAO X，ZHU D Q. Multi-AUV underwater coopera⁃ tive search algorithm based on biological inspired neurodynamics model and velocity synthesis［J］. The Journal of Navigation，2015，68（6）：1075-1087. ［34］ YING L L， HEB ，ZHANG S J，et al. A modified fast SLAM with simple particle swarm optimization and consistent mapping for AUVs ［C］//Proceedings of Oceans 2014-Taipei. Taipei，China：IEEE，2014： 1-5. 35］ 李爱国，覃征，鲍复民，等. 粒子群优化算法［J］. ［ 计算机工程与应用，2002，38（21）：1-3，17. LIAG ，QIN Z， BAOFM ，et al. Particle swarm opti⁃ mization algorithms［J］. Computer Engineering and Applications，2002，38（21）：1-3，17（in Chinese）. ［36］ ZENG Z，LAMMAS A，SAMMUT K，et al. Path planning for rendezvous of multiple AUVs operating in a variable ocean［C］//Proceedings of the 4th Annu⁃ al IEEE International Conference on Cyber Technolo⁃ gy in Automation，Control，and Intelligent Systems （CYBER）. Hong Kong， China： IEEE， 2014： 451-456. 37］ . AUV ［ 朱亦峰 多 协同作业中的互定位方法研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工程大学，2009. ZHU Y F. Research of intercommunication method of multi-AUV cooperation［D］. Harbin：Harbin Engi⁃ neering University，2009（in Chinese）. ［38］ CONSOLINI L，MORBIDI F，PRATTICHIZZO D， et al. Leader-follower formation control of nonholo⁃ nomic mobile robots with input constraints［J］. Auto⁃ matica，2008，44（5）：1343-1349.

［ 39］ 彭周华.舰船编队的鲁棒自适应控制［D］. 大连：大连海事大学，2011. PENG Z H. Robust adaptive control for formations of marine surface vessels［D］. Dalian：Dalian Maritime University，2011（in Chinese）. ［40］ CAOZQ XIELJ ，ZHANG B，et al. Formation con⁃ ， strained multi-robot system in unknown environments ［C］//Proceedings of 2003 IEEE International Confer⁃ ence on Robotics and Automation. Taipei， China： IEEE，2013：735-740. ［41］ LIANG Y，LEE H H. Decentralized formation control and obstacle avoidance for multiple robots with non⁃ holonomic constraints［C］//Proceedings of 2006 Amer⁃ ican Control Conference. Minneapolis，USA：IEEE， 2006：6. ［42］ LEONARD N E，FIORELLI E. Virtual leaders，artifi⁃ cial potentials and coordinated control of groups［C］// Proceedings of the 40th IEEE Conference on Decision and Control. Orlando，USA：IEEE，2011：2968-2973. ［43］ ROUT R，SUBUDHI B. A backstepping approach for the formation control of multiple autonomous underwa⁃ ter vehicles using a leader-follower strategy［J］. Jour⁃ nal of Marine Engineering and Technology，2016，15 （1）：38-46. ［ 44］ 石桂芬，方华京. 基于相邻矩阵的多机器人编队容错控制［ J］. 华中科技大学学报（自然科学版）， 2005，33（3）：39-42. SHI G F ，FANG H J. Fault tolerance of multi-robot formation based on adjacency matrix［J］. Journal of Huazhong University of Science and Technology（Na⁃ ture Science Edition），2005，33（3）：39-42. ［45］ WADA M，SHIMONO T. Formation control of multi⁃ ple mobile robots based on the modal decomposition by discrete Fourier series expansion［C］//Proceedings of the 7th International Conference on Information and Automation for Sustainability. Colombo，Sri Lan⁃ ka：IEEE，2014：1-6. ［46］ CHEN X P，SERRANI A，OZBAY H. Control of leader-follower formations of terrestrial UAVs［C］// Proceedings of the 42nd IEEE International Confer⁃ ence on Decision and Control. Hawaii，USA：IEEE， 2013：498-503. ［47］ DESAI J P，OSTROWSKI J P，KUMAR V. Modeling and control of formations of nonholonomic mobile ro⁃ bots［J］. IEEE Transactions on Robotics and Automa⁃ tion，2011，17（6）：905-908. ［48］ ZHANG Y M，MEHRJERDI H. A survey on multiple unmanned vehicles formation control and coordina⁃ tion：normal and fault situations［C］//Proceedings of 2013 International Conference on Unmanned Aircraft Systems. Atlanta，USA：IEEE，2013：1087-1096. ［49］ OH K K ， PARK M C， AHN H S. A survey of multi-agent formation control ［J］. Automatica， 2015，53：424-440. ［50］ OU M Y ， DU H B ，LI S H. Finite-time formation control of multiple nonholonomic mobile robots［J］. International Journal of Robust and Nonlinear Con⁃ trol，2014，24（1）：140-165. ［51］ ISMAIL Z H，SARMAN N，DUNNIGAN M W. Dy⁃ namic region boundary-based control scheme for mul⁃ tiple autonomous underwater vehicles［C］//Proceed⁃ ings of Oceans 2012-Yeosu. Yeosu，South Korea： IEEE，2012：1-6. ［52］ VASARHELYI G，VIRAGH C，SOMORJAI G，et al. Outdoor flocking and formation flight with autono⁃ mous aerial robots［C］//Proceedings of the 2014 IEEE/ RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Chicago， USA： IEEE， 2014： 3866-3873. 53］ 彭学伦. J］. ［ 水下机器人的研究现状与发展趋势［机器人技术与应用，2004，15（4）：43-47. PENG X L. Research status and development of un⁃ derwater robot［J］Robot Technique and Application， 2004，15（4）：43-47（in Chinese）. ［54］ PETRES C，PAILHAS Y，PATRON P，et al. Path planning for autonomous underwater vehicles ［J］. IEEE Transactions on Robotics， 2007， 23（2）： 331-341. 55］ . ［ 杨燕 水下航行器编队运动规划与稳定性研究［D］. 天津：天津大学，2012. YANG Y. Motion planning and stabilization of multi-vehicle formation［D］. Tianjin：Tianjin Univer⁃ sity，2012（in Chinese）. ［56］ ZHAO J B，ZOU Q， LIL ，et al. Tool path planning based on conformal parameterization for meshes［J］. Chinese Journal of Aeronautics， 2015， 28（5 ）： 1555-1563. 57］ 陈世明，化俞新，祝振敏，等. ［ 邻域交互结构优化

法［J］.的多智能体快速蜂拥控制算 自动化学报， 2015，41（12）：2092-2099. CHEN S M， HUA Y X ZHU Z M ，et al. Fast flock⁃

， ing algorithm for multi-agent systems by optimizing local interactive topology［J］. Acta Automatica Sini⁃ ca，2015，41（12）：2092-2099（in Chinese）. 58］ 赵丹，胡爱花，刘丹. ［ 牵引控制间歇通讯多智能体

J］. 2017，46（2）：网络的一致性［ 信息与控制， 238-242. ZHAO D， HU A H ，LIU D. Consensus of multiagent networks with intermittent communication via pinning contro［l J］Information and Control，2017，46 （2）：238-242（in Chinese）. ［59］ PENG Z H，WANG D，SHI Y，et al. Containment

control with model of networked uncertainty autonomous and ocean underwater disturbances vehicles guid⁃ ed by multiple leaders［J］. Information Sciences， 2015，316：163-179. ［60］ PENG Z H，WANG J，WANG D. Distributed con⁃ tainment maneuvering of multiple marine vessels via neurodynamics-based output feedback ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2017， 64 （5）：3831-3839. ［61］ PENG Z H，WANG J，WANG D. Containment ma⁃ neuvering of marine surface vehicles with multiple pa⁃ rameterized paths via spatial-temporal decoupling ［J］. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics， 2017，22（2）：1026-1036. ［ 62］ 陈杨杨，田玉平. 多智能体沿多条给定路径编队运

J］. 2009，35动的有向协同控制［ 自动化学报， （12）：1541-1549. CHEN Y Y，TIAN Y P. Directed coordinated control for multi-agent formation motion on a set of given curves［J］. Acta Automatica Sinica，2009，35（12）： 1541-1549. 49 （上接第 页） technology［C］/OCEANS 2006. Boston：IEEE，2006： 1-6. 22］ 程烨，羊云石，林婕，等. AUV ［ 一种 水下接驳站的研究［J］. 舰船科学技术，2005，37（11）：91-94. CHENG Y，YANG Y S，LIN J，et al. A survey on un⁃ derwater AUV docking station［J］. Ship Science and Technology，2005，37（11）：91-94（in Chinese）. ［23］ LIDJ ，CHEN Y H， SHIJG ，et al. Autonomous under⁃ water vehicle docking system for cabled ocean obser⁃ vatory network［J］. Ocean Engineering，2005，109： 127-134.

［ 63］ 戴国忠，王怀龙. 时延约束下多智能体编队的集结J］. 2017，37（5）：25-27，控制［ 舰船电子工程，

108. DAI G Z ，WANG H L. Rendezvous control for the multi-agent formation with time delay［J］Ship Elec⁃ tronic Engineering，2017，37（5）：25-27，108（in Chinese）. ［64］ BRADY M. Artificial intelligence and robotics［J］. Artificial Intelligence，1985，26（1）：79-121. 65 FERBER J. Multi-agent systems：an introduction to ［ ］ distributed artificial intelligence［M］. Boston，USA： Addison-Wesley，1999. 66 QARABAQI P，STOJANOVIC M. Statistical charac⁃ ［ ］ terization and computationally efficient modeling of a class of underwater acoustic communication channels ［J］. IEEE Journal of Oceanic Engineering，2013，38 （4）：701-717. ［67］ LISH ，WANG X Y. Finite-time consensus and colli⁃ sion avoidance control algorithms for multiple AUVs ［J］. Automatica，2013，49（11）：3359-3367. ［24］ SHIJG LIDJ ，YANG C J. Design and analysis of an ， underwater inductive coupling power transfer system for autonomous underwater vehicle docking applica⁃ tions［J］. Journal of Zhejiang University-Science C， 2014，15（1）：51-62. ［25］ ZHANG T， LI D J ，YANG C J. Study on impact pro⁃ cess of AUV underwater docking with a cone-shaped dock［J］. Ocean Engineering，2017，130：176-187. ［26］ VALLICROSA G，BOSCH J，PALOMERAS N，et al. Autonomous homing and docking for AUVs using range-only localization and light beacons［J］. IF⁃ AC-PapersOnLine，2016，49（23）：54-60.