电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2024年11月1日
(v1)
,最后修订 2025年6月12日 (此版本, v3)]
标题: 面向水环境监测的约束驱动多USV覆盖路径生成
标题: Constraint-Driven Multi-USV Coverage Path Generation for Aquatic Environmental Monitoring
摘要: 本文中,我们利用无人水面艇(USV)组成的舰队来解决水环境监测问题。具体而言,我们开发了一种在线路径生成器,能够根据实时反馈提供圆形或椭圆路径,从而使得USV能够在给定的水环境中高效地采集传感器数据。为此,我们首先以持久覆盖控制的代价最小化公式为基础,构建了一组Dubins车辆的新型在线路径生成问题。接着,我们将代价最小化问题转化为基于约束的规范,以确保达到规定的性能水平。然后,为了满足性能认证以及路径参数中固有的附加约束,设计了一个基于约束的在线覆盖路径生成器。此外,还证明了这种基于约束的方法可以极大地减少由USV转向方向对应的二元变量组合所带来的计算复杂度。最后,通过多艘USV的原始测试平台上的仿真和实验验证了该覆盖路径生成器的有效性。
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