系统工程与电子技术

作者：余文瞾, 乔靖超, 杜哲*(), 邢著楷, 万芯源

单位：1. 武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室，湖北 武汉 430062；2. 武汉理工大学船海与能源动力工程学院，湖北 武汉 430062；3. 新加坡国立大学工业系统工程与管理系下一代港口建模与仿真卓越中心，新加坡市 119077；4. 武汉理工大学三亚科教创新园，海南 三亚 572000；5. 大连理工大学船舶工程学院，辽宁 大连 116024

关键词：多无人艇任务分配,路径规划,基于密度的噪声应用空间聚类,蚁群优化算法,三次Hermite曲线

基金：国家自然科学基金（52201373）；中国国家留学基金青年骨干教师出国研修项目（202306950131）；国家大学生创新创业训练计划(S202310497067)；中央高校基本科研业务费专项资金（WUT: 2024IVA018）资助课题

针对多无人艇（unmanned surface vessel, USV）集群协同任务分配及安全路径规划问题，面向USV设计运动转艏约束条件与评价指标，提出基于密度的噪声应用空间聚类（density-based spatial clustering of applications with noise, DBSCAN）的改进分工蚁群任务分配算法。路径规划方面，先应用改进人工势场（artificial potential field, APF）法，后考虑USV操纵约束，通过三次Hermite曲线与USV操纵模型约束其航速与切向量。仿真实验表明，在搜索角约束下，3艘USV能够比较有效地减少转向，预设路径无交叉碰撞；三次Hermite曲线优化后的路径能够避开障碍物，且使USV艏向角变化趋于平缓，满足其运动约束。因此，所提方法能够给出更符合USV操纵特性的分配与规划方案。

来源：2025年第11期

《系统工程与电子技术》期刊编辑部

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