基于CB导航的多智能体系统水上无人船编队控制开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1研究背景

无人船是一种利用现代无人技术与多领域技术融合的新产物,相对于传统的船只具有明显的优点。安全,高效是无人船的突出优点,此外最鲜明的优点是应用领域广泛。无人船的应用前景涵盖了运输水下测绘、核辐射在线监测、水面清洁、流速和流量测量。

多智能体技术是人工智能和软件工程领域中一个崭新的研究方向,起步于 20 世纪 90 年代,其理论基础是传统的人工智能、分布式控制和分布式计算,起源于遗传算法创始人Holland教授创立的复杂适应性系统(CAS)理论,既可表示一个结构体系,也可被看作是一种全新的思想体系。水面无人船具有智能体的主要特征,可被视为一种智能体。而其测控系统通常是由有线网和无线网构成的复杂的计算机网络系统,具有高度的智能化。将多智能体技术与测控系统紧密结合,是解决复杂的水面无人艇测控系统设计的有效方法。

近阶段,我国水上无人船技术虽然已经有了长足的进步,但是与国际领先的水平还有不小的差距,目前中国多智能体技术应用于车辆等方面居多,水上方面还不太完善,协同优化控制方面水平还比较低。因此目前多智能体系统与无人船协同控制的结合便是当下研究热门之一,特别是在于无人船编队控制方面,无人船能保持一定编队阵型执行规定任务。

1.2研究目标

本文拟针对水上无人船的工作环境和工作需求,分析无人船分布式协同与优化控制特点,并应用多智能体系统的控制思想,设计出能适用于水上无人船的编队控制方法。设计目标为能够满足各无人船自然分布、各只船之间有灵活的信息交互、无人船编队能够应对动态变化的环境、能够通过无人船编队完成单个无人船无法完成的任务。

1.3国内外发展现状

1.3.1水上无人船发展现状

无人船技术的应用最早是起源于二战时期,在冷战期间无人船得到快速发展,而时至今日,无人船也逐渐从军事走向了民用。军事领域用的无人船我们更多称之为无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,简称USV)。开展USV研制的国家和地区主要有美国、以色列、法国、英国、德国、日本、俄罗斯、新加坡等。现有的USV绝大多数由美国及盟国研制,其中美国和以色列在USV军事方面领先全世界。

国外对无人艇的研制时间相对较早,且当下技术比较成熟。由于国外尤其是西方国家对USV研制的时间早且投入力度大,使得他们掌握了当下USV的先进技术,而我国对USV的研制起步晚,所以更应加大投入力度,以期自主掌握核心技术拥有更多话语权。

1.3.2多智能体技术研究概况

智能体英文为Agent,一般意义上智能体的含义为能够在没有人为干预下资助玩执行给定任务的对象称为智能体,具有以下一些特性:

1)自主性。目标导向,自发、自预测行为;

2)反应性。有选择性的感觉和行为能力;

3)适应性。从经验中学习并改进的能力;

4)协作性。

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