【摘 要】
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无人艇作为海上智能体的代表，以其自主能动性和智能性等特点广泛应用于军事侦查、科研考察、环境监测等方面，越来越多地代替人力去完成海上复杂而又危险的任务。无人艇在自主执勤时需要了解自身位置和目标位置才能准确航行，所以精确定位是无人艇高效完成任务的前提。目前无人艇定位所采用的卫星定位和惯性导航系统定位等方式具有定位精度低、误差容易累积、价格较昂贵等限制，而且海上环境异常恶劣，救援场景复杂多变，因此本文针对多无人艇协同救援应用场景展开了无人艇精准定位与协同救援技术的研究。
本文设计并实现了基于长距离UW
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无人艇作为海上智能体的代表，以其自主能动性和智能性等特点广泛应用于军事侦查、科研考察、环境监测等方面，越来越多地代替人力去完成海上复杂而又危险的任务。无人艇在自主执勤时需要了解自身位置和目标位置才能准确航行，所以精确定位是无人艇高效完成任务的前提。目前无人艇定位所采用的卫星定位和惯性导航系统定位等方式具有定位精度低、误差容易累积、价格较昂贵等限制，而且海上环境异常恶劣，救援场景复杂多变，因此本文针对多无人艇协同救援应用场景展开了无人艇精准定位与协同救援技术的研究。
本文设计并实现了基于长距离UWB测距技术的无人艇精准定位系统，主要包括UWB测距电路、数据处理电路、上位机软件和交互通信协议。UWB测距电路通过增加射频功放的方式增大测量距离，软件上采用双边测距法获得测量数据；数据处理电路对比了多种滤波算法的预处理效果，利用三边定位算法和定位精度几何稀释策略融合得到定位数据；上位机Qt软件用于显示无人艇轨迹和用户交互。为了远程监测救援目标的实时状态，本文搭建了一套无人艇救援多路视频监控系统，采用TDD-OFDMA调制传输方式将4路网络摄像头数据传输至母船显示与保存，实现无人艇四周环境与救援目标的环视。测试结果表明无人艇定位范围可达150m，50m之内定位精度为±50cm，图像传输距离大于2km，满足无人艇精准定位的要求，具有实用意义。
本文以多无人艇协同海上救援应用为背景，构造了一种以执行时间和资源消耗为优化目标的多约束优化任务分配模型，采用基于再随机策略的粒子群优化算法进行解算，并且改用动态惯性权重的方式提高算法的全局搜索能力。实验结果表明，相比穷举法等传统方法，本文算法的解算速度更快，收敛性更好。
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