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无人艇集群自组织协同围捕控制算法研究

目录

一、内容描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1研究背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.2研究意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.3研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

二、无人艇集群自组织协同围捕技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.1无人艇集群技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.2自组织协同围捕技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.3国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

三、无人艇集群自组织协同围捕控制算法设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.1集群自组织算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

3.1.1聚类算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

3.1.2领航者跟随者算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

3.1.3基于图论的算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2围捕控制算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.2.1目标跟踪算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.2.2速度与路径规划算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

3.2.3动力分配算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

四、算法仿真与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

4.1仿真环境搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

4.2仿真实验设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

4.3仿真结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

4.3.1集群自组织性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

4.3.2围捕控制性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

五、实验验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

5.1实验平台搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

5.2实验方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

5.3实验结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

5.3.1集群自组织实验结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

5.3.2围捕控制实验结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

六、结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

6.1研究结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

6.2存在问题与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

6.3后续研究方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

一、内容描述

随着无人艇技术的发展，其在军事侦察、环境监测、海洋探索等多个领域的应用日益广泛。特别是在执行复杂任务时，单个无人艇的能力有限，而无人艇集群通过自组织和协同工作能够显著提升任务的执行效率与成功率。“无人艇集群自组织协同围捕控制算法研究”旨在探讨如何设计高效的控制算法，使无人艇集群能够在没有中心化指挥的情况下，自主地完成对特定目标的围捕任务。

本研究将深入分析无人艇集群的行为特征及动态变化规律，结合先进的分