面向水生环境监测的约束驱动多USV覆盖路径生成
系统与控制
2025-06-13 v3 系统与控制
摘要
本文研究了利用无人水面船（USV）编队进行水生环境监测的问题。具体而言，我们开发了一种在线路径生成器，可根据实时反馈提供圆形或椭圆形路径，从而使 USV 高效地在给定的水生环境中采样传感器数据。为此，我们首先将一类 Dubins 车辆的在线路径生成问题表述为基于持续覆盖控制公式的代价最小化问题。然后，我们将代价最小化转化为约束规范，以认证规定的性能水平。随后，基于所谓的基于约束的控制设计了一种在线覆盖路径生成器，以满足性能证书以及指定路径参数中固有的额外约束。我们还表明，当前的基于约束的方法可以大幅降低由 USV 转向方向对应的二元变量组合所导致的计算复杂度。最终，通过仿真和实验在原创的多 USV 测试平台上验证了所提出的覆盖路径生成器。
引用
@article{arxiv.2411.00579,
title = {Constraint-Driven Multi-USV Coverage Path Generation for Aquatic Environmental Monitoring},
author = {Yo Toyomoto and Toshiyuki Oshima and Kosei Oishi and José M. Maestre and Takeshi Hatanaka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.00579},
year = {2025}
}