an empirical evaluation of co-ordination strategies for an auv and uav翻译

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1、对无人驾驶飞行机（无人机）和水下自航行器的一个基于经验评估的协调配合策略摘要我们计划一个用于无人驾驶飞行机和水下自航行器协调搜寻的骨架，这样一个结合可以使搜寻平台能够适应来自军事任务和环境参数的改变。我们对无人驾驶飞行机和水下自航行器相互协调设计了三个方案，以达到用最小的时间消耗来实现最大的空间探测。当改变速度、交流时间和目标的数量时，我们对这些方案进行了效力评估。预期结果说明了对于有效勘测一个给定的区域时，无人驾驶飞行机与水下自航行器结合方法的可行性。介绍无人驾驶飞行机和水下自航行器在现今被用来有关各种各样的军事的、商务的、科学的任务。这些包括监督、侦查、搜寻和营救、绘图

2、和海洋学的数据收集。虽然很多的预付金已经实现对无人驾驶飞行机和水下自航行器的自主权，但对于发展他们之间相互协调工作的算法的研究却很少。无人驾驶飞行机可以在很短的时间里监视很大一部分区域，而水下自航行器是长时间收集数据的典型设置。无人驾驶飞行机可以提供全国范围的侦查，而水下自航行器只针对局部范围监视。结合无人驾驶飞行机的空间探测范围大的特点和水下自航行器的能力，能够探测各种各样高精度的环境参数，这些可用于许多实时跟踪的应用，例如在海下勘测油出处的路径，测温度梯度，有害海藻的花期等。水下自航行器有自主探测的能力，并且可以结合各种传感器如传导率、深度、温度、视觉和水下测试，这些传

3、感器可以用于跟踪一些现象，但是水下自航行器只能提供局部完整的图像。对于局部梯度检查无疑是很有用的，但是它不能给出现象的全部图像。用另一种方法可以得到全部图像，就是人们可以设浮标去收集数据。这要求浮标的多样性和基础设施费用的发展是很高的，并且这对完全自主权发展来说是不切合实际的。大多数水下自航行器的任务是根据一系列的图像分析：标点被上传到水下自航行器中，它根据标点收集数据返回到预定的地点。执行者下载数据，执行数据评估并执行新的任务。在数据收集过程中，如果数据的准确性需要提高那么任务将不得不重做。因此，任务会被执行很长的时间，操作者在很长时间之后才能收到收据。任何类型的错误数据

4、将会影响任务的持续时间和任务成本的大幅度增加。无人机在某种情况是一种理想的设备，因为它能快速有效地的提供全球的覆盖区域，而且它可以被用于水下自航行器。这组不同的无人设备有着不同的功能，可以针对一些现象提供覆盖区域和准确的数据。对于不同的的设备，要最大化它们之间的互补能力，我们需要探索不同的相互合作策略。在本文中，我们对使用无人机和水下自航行器的组合的探索任务，发展了多样的相互合作策略。1.1任务书明书图1，a无人机探索侦查目标T1。有颜色的区域是被探索的区域。B一旦一个目标被侦查到，无人机会返回到水下自航行器交给它任务，并继续侦查另一个目标T2我们考虑一个直角区域E，用无人

5、机和水下自航行器去调查一个潜在的目标，如图1a所示。潜在的目标是一些重要的区域。无人机控制水下自航行器探索的区域可以以一些重要的物理参数为根据，像是有害的海藻花期、矿物质或者是含盐高的地区。本文提出任务通过创建目标设点生成抽象的应用程序。用这些抽象的理论，高水平的协作算法可以被用来促进提高任务成绩。在文章的其余部分，我们利用这些地方重要的目标。为了更有效地协作，各种问题需要被提出。我们假设无人机的速度比水下自航行器的速度快10到40倍。为了与水下自航行器保持联系，其一是无人机将不得不在水下自航行器联系的范围，其二是水下自航行器将不得不浮到水面，因为在水底时无人机不能与之联系

6、。因为一和二的原因，无人机和水下自航行器不得不在既满足一又满足二的条件下进行联系。因此，这需要一个碰面的时间去相互收集相关信息。如果双方成功会面的时间很短的话，那么无人机将不能勘探大的区域并且侦查的目标也不能太远。这就导致任务的延迟。另一方面，如果会面的时间很长那么水下自航行器将会浪费很长时间，再一次拖延了任务的完成。完成任务的时间取决于无人机探查大区域的能力和水下自航行器浮到水面消耗的最少时间。因此，这是在探查时间和浮到水面的最短时间之间权衡的。在本文中，对于无人机和水下自航行器完成任务我们计划多种相互协调方案。我们的目标是发展有效的相互协调的策略，当在遵从实际的联系和有

7、意识的制约时。1.2相关工作为了得到最好的成绩，在多样的因素中相互协作是至关重要的。那存在着很多有关于多机器人的协作算法和参考资料在内的文献[1-5]。因为空间的制约，在不同的组合中我们考虑一些具有代表性的文章。Chaimowiczetal.[6]发展了分层体系结构，为了让一组无人机协调并控制无人地面战车。Michaeletal.[7]发展了一个抽象的理论，一辆无人机控制一组无人路面战车时不需要对各种车型掌握明确信息。一个人类指挥官通过简单的直接命令可以控制无人地面战车，改变速度无需对车型有详细的了解。在本文中提出