周宏坤，葛錫云，邱中梁，馮雪磊，陳南若

(中國船舶科學(xué)研究中心深海載人裝備國家重點實驗室，江蘇無錫 214082)

UUV集群協(xié)同探測與數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究

周宏坤，葛錫云，邱中梁，馮雪磊，陳南若

(中國船舶科學(xué)研究中心深海載人裝備國家重點實驗室，江蘇無錫 214082)

簡述無人水下航行器（UUV）集群協(xié)同探測的原理和特點，介紹國外UUV集群協(xié)同探測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。設(shè)計1種基于主從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的UUV協(xié)同探測方案，分析3種編隊隊形的探測性能，討論了探測、導(dǎo)航、通信一體化數(shù)據(jù)融合的方法。

UUV；協(xié)同探測；數(shù)據(jù)融合

0 引 言

目前，無人水下航行器（UUV）的航速、航程、續(xù)航力在逐步提高，并且能攜帶武器，即將具備與潛艇媲美的功能，未來將更多地代替潛艇在作戰(zhàn)一線承擔(dān)情報偵察、反潛、反艦等任務(wù)。在水下使用多艘UUV組成水下編隊進行協(xié)同探測，可以提高探測效率，擴大探測范圍，發(fā)揮更大的作用。在探測海域水文環(huán)境惡劣、探測任務(wù)繁雜的情況下，UUV協(xié)同探測的高度智能化和多功能性，能夠完成單UUV無法完成或難以完成的任務(wù)[1]。

UUV集群協(xié)同探測具有容錯能力強、配置靈活、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可動態(tài)調(diào)整的特點，可有效降低成本、擴大能力、提高效率和探測概率。UUV個體配備不同的任務(wù)模塊，群體間通過資源共享彌補單UUV能力的不足，擴大執(zhí)行任務(wù)范圍；合理規(guī)劃UUV集群探測路徑，可以縮短作業(yè)時間，覆蓋更大的工作區(qū)域；多艘UUV組成分布式、可靈活快速布放的水下探測網(wǎng)，可以多角度、多方位地提高遠程目標探測概率與精度；UUV集群協(xié)作系統(tǒng)所具有的高度并行性和天然冗余性，提供了較強的容錯能力，提高了系統(tǒng)的柔性和魯棒性；多UUV相互配合，智能化程度高，獲取信息量豐富，能夠使水下戰(zhàn)場更加透明，控制區(qū)域可向前推進上百公里[2]。

在深海環(huán)境中，基于UUV集群的協(xié)同探測技術(shù)需要重點研究自主式目標探測與識別關(guān)鍵技術(shù)以及自動數(shù)據(jù)融合技術(shù)，包括研究適合自主式探測器的干擾背景平滑處理和恒虛警檢測方法，自主的目標被動檢測、定位、跟蹤方法，雙/多基地合成孔徑技術(shù)；研究多個自主式節(jié)點傳感器信息的時空統(tǒng)一、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)融合方法；研究網(wǎng)絡(luò)信息的自動檢測融合、分類融合和跟蹤融合方法，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)探測和識別方式等[3]。

本文針對水下戰(zhàn)場中偵察、識別、跟蹤、監(jiān)視等作戰(zhàn)任務(wù)的需要，提出一種基于主從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的UUV集群協(xié)同探測方案與數(shù)據(jù)融合方法，具體分析了UUV編隊的目標定位能力。

1 集群協(xié)同探測的分類

UUV集群協(xié)同探測的分類按聲吶系統(tǒng)可分為協(xié)同主動探測和協(xié)同被動探測；按照目標種類可分為協(xié)同固定目標探測和協(xié)同移動目標探測；按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為主從結(jié)構(gòu)協(xié)同探測和并列結(jié)構(gòu)協(xié)同探測；按協(xié)同探測時機可分為預(yù)先協(xié)同探測和臨時協(xié)同探測[4]。

主/被動工作模式的選擇主要由目標是否發(fā)聲決定，被動模式主要用于檢測水面艦船、潛艇或敵方主動聲吶發(fā)出的聲信號，執(zhí)行隱蔽低頻遠程警戒；主動工作模式主要用于探測敵方安靜型潛艇、水下航行器、水雷等低噪聲或不發(fā)聲目標，還包括海底監(jiān)聽設(shè)備、軍用電纜等。一般分為遠程警戒探測與近程高分辨率探測。對于水聲探測來說，利用UUV集群作為探測節(jié)點，整個聲吶系統(tǒng)具有更大的孔徑，有利于提高目標探測精度。

UUV協(xié)同探測固定目標與協(xié)同探測運動目標的區(qū)別在于UUV使用的探測設(shè)備和數(shù)量要求不同。在探測裝備的選擇方面與主/被動工作模式的選擇相同，由于固定目標一般不向外發(fā)射物理場，因此應(yīng)使用主動探測設(shè)備進行探測；UUV探測運動目標時可使用被動設(shè)備探測其輻射噪聲，必要時使用主動探測設(shè)備對目標進行定位。在UUV的數(shù)量方面，由于固定目標沒有位移，所以探測時需要的UUV數(shù)量相對較少，而探測運動目標時，由于目標位置的變化和UUV航程航速的限制，可能會需要數(shù)量較多的UUV才能完成任務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇和具體作業(yè)任務(wù)有關(guān)。在并列網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)中每個成員智能化程度相差不大。這種網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)航系統(tǒng)需要各成員的相互依賴、相互補充，或者每個成員都有獨立的導(dǎo)航系統(tǒng)。主從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)往往由少量主UUV和多臺從UUV組成，主節(jié)點智能化程度較高，起到導(dǎo)航和控制從節(jié)點的作用，從節(jié)點智能化程度較低，趨向于單一功能節(jié)點。隨著從節(jié)點數(shù)量的增加，少量主節(jié)點的負荷將越來越重，因此逐級進行主從型擴展是大型水下網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。

UUV預(yù)先協(xié)同探測是指在UUV執(zhí)行探測任務(wù)之前，利用一定的時間進行協(xié)同組織，安排各UUV的分工和協(xié)同方法。臨時協(xié)同探測是指在UUV執(zhí)行某一任務(wù)的過程中，根據(jù)情況的變化臨時抽調(diào)某些UUV進行協(xié)同探測。顯然，預(yù)先協(xié)同探測能夠?qū)μ綔y任務(wù)進行詳細分析，對協(xié)同計劃進行周密的安排，而臨時協(xié)同探測則能夠?qū)?fù)雜的海洋環(huán)境做出及時的反應(yīng)。

2 集群協(xié)同探測的應(yīng)用現(xiàn)狀

國外關(guān)于UUV集群協(xié)同探測的研究和發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了30多年時間，形成了一系列的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用成果。相比而言，國內(nèi)在這方面的研究起步較晚，許多研究都還處于理論和仿真階段。

美國關(guān)于UUV協(xié)同探測的應(yīng)用研究主要在水雷探測領(lǐng)域。為實現(xiàn)美國海軍提出的水下考察、測量和輔助通信/導(dǎo)航能力，Bluefin機器人技術(shù)公司等多家單位聯(lián)合開展了一項“分布式偵察與探測的協(xié)作自主性（CADRE）”研究。該系統(tǒng)由3種不同類型的UUV組成，分別執(zhí)行導(dǎo)航、探測和識別水雷等使命。麻省理工學(xué)院聯(lián)合北約SACLANTCEN研究所開展的水聲探測項目“通用海洋陣列技術(shù)聲吶（GOA Ts）”，將小型、廉價的AUV通過與最新的通信技術(shù)組合起來，形成移動平臺探測網(wǎng)絡(luò)。這些平臺可以獨立工作或者協(xié)同工作，以單基地、多基地方式完成潛水區(qū)探雷、探潛等戰(zhàn)術(shù)任務(wù)[3]。英國Nekton研究機構(gòu)開發(fā)的水下多智能體平臺（UMAP）由4臺小型、廉價、易于操作的Ranger UUV和支持的軟件結(jié)構(gòu)組成，目的是作為多UUV研究的平臺，研究內(nèi)容包括分布式搜索算法、編隊控制、海洋學(xué)調(diào)查等[5]。

美國海軍海洋水雷戰(zhàn)中心（NOMWC）UUV編隊配備排級/指揮所任務(wù)分析（PMA）單元和數(shù)據(jù)融合單元（DFC），用于支持獵雷、海上防御偵查、指揮所任務(wù)分析、反水雷（MCM）數(shù)據(jù)現(xiàn)場戰(zhàn)術(shù)和環(huán)境分析、變化檢測和MCM目標數(shù)據(jù)融合等，提供一種高效、快速遠程的獵雷方式。

3 集群協(xié)同探測技術(shù)研究

3.1 方案設(shè)計

假設(shè)UUV編隊由5艘不同功能的UUV組成，均由深海水下平臺釋放。該編隊采用主從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中1艘作為主節(jié)點（0#），其他4艘為從節(jié)點（1#～4#），所有節(jié)點均配備舷側(cè)陣聲吶，如圖1和圖2所示。

0#主節(jié)點配置智能控制中心，負責(zé)控制整個編隊的運動和作業(yè)；配置高精度導(dǎo)航定位系統(tǒng)，為編隊提供導(dǎo)航信息；配置大容量、高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于多傳感器數(shù)據(jù)融合；搭載低頻主動聲吶、拖曳聲吶，具備編隊周圍360°，100 km警戒搜索能力；配置大功率遠/近程通信設(shè)備，用于對潛、對岸、對浮標、對UUV從節(jié)點、對水下固定節(jié)點的信息和數(shù)據(jù)傳輸；配備環(huán)境參數(shù)測量設(shè)備，用于海洋水體參數(shù)的測量。

1#從節(jié)點要求具備高航速的特點，可定時（或受命）上浮水面進行水面?zhèn)刹?、通信以及獲取定位信息。主要配備電子偵測、通信和定位相關(guān)設(shè)備，用于對水面艦船的雷達與無線電信號的偵測、識別和通信，對低空飛機的雷達與無線電信號的偵測與通信，對衛(wèi)星的通信和定位等；配備磁探儀用于水下磁異常探測。

2#從節(jié)點主要用于海底地形地貌測量、水雷探測、輔助地形匹配導(dǎo)航、輔助海底打撈等作業(yè)，主要裝備聲學(xué)成像系統(tǒng)、光學(xué)成像系統(tǒng)等。

3#從節(jié)點具備水聲對抗能力，首先可用作為潛艇模擬器，利用主動聲吶模擬水面、水下艦艇的自噪聲，實現(xiàn)聲學(xué)欺騙；其次是攜帶水聲干擾器和氣幕彈等裝備，干擾敵方聲吶工作。

4#從節(jié)點具備水下作業(yè)和攻擊能力，攜帶作業(yè)工具用于布放/排除水雷，攜帶微型炸藥用于引爆水雷，攜帶小型魚雷用于攻擊敵方水下航行器，配備特種工具用于破壞敵方UUV導(dǎo)航、通信、推進等系統(tǒng)，實現(xiàn)對敵方UUV、水下滑翔機、潛標的捕獲。

以上的UUV節(jié)點均采用模塊化設(shè)計和組裝，任務(wù)模塊可根據(jù)實際進行選擇性安裝。

3.2 水下警戒探測技術(shù)

水下警戒探測技術(shù)包括波束形成技術(shù)和分布式定位技術(shù)。波束形成技術(shù)以UUV編隊組成的均勻離散直線陣為研究對象，陣元間距根據(jù)目標聲波的波長設(shè)定，以獲得最窄波束寬度或最低旁瓣級。分布式定位技術(shù)是一種基于距離（時延）的定位方法，理論上接收陣間距越大定位精度越高。分布式定位系統(tǒng)的性能和目標與接收陣列之間的幾何關(guān)系、水聲信道與聲線追蹤、目標定位解算、信號檢測、時間同步與測量、抗多徑/多址干擾等很多因素有關(guān)。

基于移動編隊的水下探測，最大優(yōu)點就是聲吶陣列可根據(jù)目標的頻率特性、環(huán)境噪聲特性、信號處理方法等方面的要求進行自適應(yīng)調(diào)整，獲取最大陣列增益，實現(xiàn)最佳探測效果。當(dāng)編隊采用主從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模式，為保證穩(wěn)定的通信速率（1.2 kbps）和可靠的定位距離，主從節(jié)點間隔不超過10 km。UUV集群探測編隊隊形可根據(jù)任務(wù)要求分為一字橫排型結(jié)構(gòu)（I型）、一字縱排型結(jié)構(gòu)（II型）以及十字交叉型結(jié)構(gòu)（III型），如圖3所示。

1）一字橫排型搜索

單個UUV的舷側(cè)陣可以看成一個均勻直線陣，分布式UUV集群可看做是一個五元均勻離散陣，如圖4（a）所示。

對于連續(xù)型舷側(cè)陣，其指向性函數(shù)為

式中：假設(shè)6B型燃氣輪機、LM2 500型天然氣內(nèi)燃機和J920型天然氣內(nèi)燃機計劃建設(shè)臺數(shù)分別為x、y和z，x、y、z均為非負整數(shù)；單臺機組造價分別為A、B和C(萬元/臺)；單機容量分別為I、J和K(MW)；島內(nèi)電廠供電能力和“十三五”內(nèi)新增氣電容量之和為L(MW)；遠景最大負荷為P(MW)；島內(nèi)備用容量為R(MW)。

均勻離散線陣的指向性函數(shù)為

式中：L為連續(xù)陣長度；λ為聲波波長；N為離散陣陣元數(shù)；d為陣元間距。

對于均勻分布直線陣來說，布陣間距根據(jù)噪聲相關(guān)性特點一般為半波長，增大間距可以增加分辨力，但是旁瓣變高，減小間距能降低旁瓣，但分辨力降低。由均勻直線陣的特點可知，陣列的法向波束最窄，定向方向越偏離法向方向主瓣越寬，實際中只用法線附近一個小的扇面進行定向[6]。

設(shè)舷側(cè)陣長度為2個波長，UUV節(jié)點間距設(shè)為半波長，陣元數(shù)為5，繪制指向性如圖4（b）所示?？梢钥闯觯琔UV集群構(gòu)成的五元節(jié)點陣波束方向與前進方向一致（0°方向），舷側(cè)陣波束方向與前進方向垂直（90°方向），因此這種隊形型適合前后、左右同時進行定向搜索。

在使用節(jié)點陣列進行被動探測時，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量較大，此時節(jié)點間距不超過150m（半波長對應(yīng)聲波頻率5 Hz），利用高速水聲通信進行數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)使用節(jié)點陣列進行主動探測時，為提高節(jié)點距離應(yīng)盡可能大；當(dāng)需要探知目標的深度信息時，UUV集群變換隊形成上下梯形結(jié)構(gòu)，這樣可以在垂直方向形成孔徑。

2）一字縱排型搜索

為提高目標的定向精度，可UUV集群可以變換為一字縱向搜索隊形，此時五元節(jié)點陣與舷側(cè)陣的主波束方向相同，組成復(fù)合陣的指向性函數(shù)為

設(shè)舷側(cè)陣長度為2個波長，UUV節(jié)點間距為半波長，陣元數(shù)為5，得到3種陣列的指向性如圖5所示。從圖中可以看出，和UUV的舷側(cè)陣相比，復(fù)合陣的旁瓣級下降14 dB，主瓣寬度降低了9.2°。同樣，UUV節(jié)點的間距可以進行自適應(yīng)優(yōu)化，提高探測精度。這個隊形的特點是復(fù)合指向性的主波束窄，定向精度最高，所以這種陣型適合兩側(cè)小區(qū)域高精度定向測量。同時該隊形缺點也很明顯：前后區(qū)域定向探測能力較弱。

3）十字交叉型搜索

十字交叉型搜索隊形一般采用分布式主動搜索探測模式，如圖6所示。其中，主UUV的低頻主動聲吶實施全指向或定向發(fā)射，5個節(jié)點接收目標回波信號預(yù)處理后，再將信號回傳給主節(jié)點，主節(jié)點綜合各種信號進行數(shù)據(jù)融合，解算得到目標的距離和方位信息。工作時主從節(jié)點間距不超過10 km，采用低速水聲通信進行數(shù)據(jù)傳輸，搜索距離可達到上百千米。

分布式定位采用基于距離的被動測量，如圖6所示。根據(jù)文獻[7]，有

式中：R為主從節(jié)點之間的距離；c是聲波傳播速度；τi為聲信號到各節(jié)點的傳播時間。

解方程得到

這里，如果采用主動探測，則目標距離D可以利用回波測距法直接測量，可以進一步提高方位的測量精度，增加集群探測的系統(tǒng)冗余性。

式中：σφ，στ分別為方位估計和時延估計誤差。由上式可知，十字交叉陣的定位精度只和時延有關(guān)，水平面內(nèi)具有相同的探測精度。

綜上所述，在大范圍內(nèi)采用I型一字橫向搜索隊形，發(fā)現(xiàn)目標后可改變?yōu)镮I型一字縱向搜索隊形，提高定向精度，確定方向后變換為III型十字交叉搜索隊形，更具需要使用被動測距或主動測距進行精確定位。在被動檢測過程中，UUV編隊可根據(jù)噪聲信號獲取對方目標的聲紋特征，進行目標識別和情報收集。

4 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

分布式移動探測和定位系統(tǒng)作為水下信息網(wǎng)重要一環(huán)，目前的問題在于水下多種傳感器之間的網(wǎng)絡(luò)連接和信息融合。UUV可作為水下聲吶組網(wǎng)的探測和通信結(jié)點，實現(xiàn)水下信息的獲取和傳遞。一旦發(fā)現(xiàn)可疑目標，UUV集群可進行跟蹤監(jiān)視，并將收集的信息進行有效融合、處理，生成情報信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點，達到更有效的目標定位、跟蹤與攻擊。從UUV編隊角度來說，數(shù)據(jù)融合指的是節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換情報共享，從整個體系而言數(shù)據(jù)融合包括編隊對潛、對岸、對空天整個作戰(zhàn)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)交互，如圖7所示。

UUV之間的通信和定位問題是實現(xiàn)UUV協(xié)同探測的基礎(chǔ)。UUV集群探測對各節(jié)點的相對位置要求比較高，由于主節(jié)點導(dǎo)航定位精度高，從節(jié)點導(dǎo)航定位能力弱，因此主節(jié)點需要利用水聲定位系統(tǒng)（超短基線系統(tǒng)），對從節(jié)點進行定位，同時將位置信息、指令信息發(fā)送給從節(jié)點，這里水聲定位與通信系統(tǒng)采用一體化設(shè)計。UUV主節(jié)點除利用自身的慣導(dǎo)設(shè)備進行導(dǎo)航以外，還可以利用其他UUV從節(jié)點獲得的信號進行組合導(dǎo)航與定位。

1）UUV集群導(dǎo)航定位

慣性導(dǎo)航（INS）和水聲測速（DVL）組合作為水下載體使用最成熟的技術(shù)，已經(jīng)在國外獲得了廣泛應(yīng)用。主節(jié)點上配置INS和DVL，采用DVL速度測量作為觀測量進行SINS/DVL自主導(dǎo)航定位。慣性導(dǎo)航（INS）、衛(wèi)星導(dǎo)航定位（GPS）以及超短基線（USBL）組合導(dǎo)航定位，主要利用1#從節(jié)點的衛(wèi)星定位功能、超短基線定位功能以及水聲通信功能。首先主節(jié)點發(fā)出指令（或定時）控制1#從節(jié)點上浮水面接收GPS位置信息（或者無線電導(dǎo)航信息），1#從節(jié)點將接收到的位置信息發(fā)送給主節(jié)點，主節(jié)點根據(jù)收到的1#從節(jié)點的位置信息，再利用超短基線測得的相對于位置信息，解算得到自身的位置信息，修正慣導(dǎo)累積的導(dǎo)航誤差。此外，還可以利用地形匹配導(dǎo)航、地磁導(dǎo)航實現(xiàn)組合導(dǎo)航。

2）水下戰(zhàn)場信息收發(fā)

水下作戰(zhàn)平臺對UUV集群的控制指令可通過釋放前平臺預(yù)置、遠程水聲通信置入；作戰(zhàn)信息網(wǎng)對UUV集群的控制指令可通過衛(wèi)星/無線電置入（利用1#從節(jié)點）、水下固定通信節(jié)點置入、遠程水聲通信置入這幾種方式實現(xiàn)。

當(dāng)水下UUV編隊需要上傳情報時間時，首先各從節(jié)點將獲得的信息匯總到主節(jié)點中，然后由主節(jié)點進行數(shù)據(jù)提取、融合和壓縮，最后通過多種方式向外傳遞，包括對潛和對岸的遠程水聲傳輸、利用1#從節(jié)點攜帶衛(wèi)星和無線電傳輸、水下固定節(jié)點傳輸?shù)榷喾N方式。

3）集群智能化探測與作業(yè)

當(dāng)集群探測到目標后，主節(jié)點發(fā)出決策指令，進行抵近偵查與監(jiān)視，情報收集與跟蹤，水雷布放和排除等任務(wù)，必要時還可以展開攻擊或進行捕獲，任務(wù)完成后將情報利用多種方式傳輸上網(wǎng)。

4）故障決策

編隊中，當(dāng)某個節(jié)點發(fā)生故障無法工作后會自動上浮到水面，然后發(fā)出定位信號等待回收。如果自動上浮失敗沉到海底，主節(jié)點會對其定位并將位置信息發(fā)送給信息網(wǎng)，然后智能化決策（或接收指令）是否重新編隊繼續(xù)執(zhí)行預(yù)定任務(wù)。

5 結(jié) 語

本文提出的一種基于5艘UUV編隊的集群協(xié)同探測方案，配置多種傳感器和作業(yè)工具，具備全面的信息獲取能力和特種作業(yè)能力，警戒搜索范圍從幾十米的淺海到幾千米的深海都能夠覆蓋。理論分析表明：基于該方案的波束形成探測技術(shù)和分布式移動探測技術(shù)，擁有強大的靈活性和自適應(yīng)性，具有較高的定位精度和探測效率，能夠極大地增強水下的信息探測和組網(wǎng)能力，有效地保障了水下載人作戰(zhàn)平臺的安全性，并且可實現(xiàn)性較高。

在UUV集群協(xié)同探測數(shù)據(jù)融合過程中，不僅僅需要探測設(shè)備、定位設(shè)備，數(shù)據(jù)融合軟硬件的技術(shù)的發(fā)展，還需要依靠UUV的能源系統(tǒng)與推進、水下遠距離通信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)的突破，在發(fā)展水下探測技術(shù)的同時，應(yīng)該加強關(guān)鍵技術(shù)以及基礎(chǔ)性技術(shù)研發(fā)，比如復(fù)雜海洋環(huán)境建模、海洋“大數(shù)據(jù)”、材料、計算機控制等基礎(chǔ)性技術(shù)。

[1]陳強.水下無人航行器[M].北京:國防工業(yè)出版社,2014.CHEN Qiang.Unmanned underwater vehicle[M].Beijing:NationalDefense Industry Press,2014.

[2]陳瑋,吳澤偉,吳曉鋒.UUV協(xié)同探測的現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].艦船電子工程,2009,29(2):6–8.CHENW ei,WU Ze-wei,WU Xiao-feng.Current status and future directions of UUVS cooperation probe[J].Ship Electronic Engineering,2009,29(2):6–8.

[3]單忠偉,陳伏虎,白興宇.基于UUV的水下警戒探測技術(shù)和發(fā)展趨勢[J].聲學(xué)與電子工程,2009(2):45–48.SHAN Zhong-wei,CHEN Fu-hu,BAIXing-yu.Underwater alert detection technology based on UUV and its development trend[J].Acoustic and Electronics Engineering,2009(2):45–48.

[4]許真珍,封錫盛.多UUV協(xié)作系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機器人,2007,29(2):186–192.XU Zhen-zhen,FENG Xi-shen.Current status and future directions of multiple UUV coopera-tion system[J].Robot,2007,29(2):186–192.

[5]BYRNE R H,ESKRIDGE S E,HURTADO JE,et a1.Algorithm s and analysis for underwater vehicle plum e tracing[R].USA:DARPA,2003.

[6]李啟虎.聲吶信號處理引論[M].北京:科學(xué)出版社,2012.LIQi-hu.An introduction to SONAR signal pro-cessing[M].Beijing:Science Press,2012.

[7]陳華偉,趙俊渭,郭業(yè)才.五元十字陣被動聲定位算法及其性能研究[J].探測與控制學(xué)報,2003,25(4):11–16.CHENHua-wei,ZHAO Jun-wei,GUOYe-cai.Acoustic passive location algorithm based on a planar five-element array and its performance analysis[J].Journal of Detention and Control,2003,25(4):11–16.

Research on UUVs cooperative detection and data fusion

ZHOU Hong-kun,GEXi-yun,QIU Zhong-liang,Feng Xue-lei,CHEN Nan-ruo
(State Key Laboratory of Deep-sea Manned Vehicles,China Ship Scientific Research Center,Wuxi214082,China)

Principle and characteristic of unmanned underwater vehicles(UUVs)cooperative detection are described in this paper,and the developments and applications status abroad are introduced as well.A master-slave network based scheme for cooperative detection is proposed here,and the detection performances are analyzed according to three different formation patterns,and the data fusion approach integrating detection,navigation and communication is discussed.

UUV；cooperative detection；data fusion

TB566

A

1672–7649(2017)12–0070–06

10.3404/j.issn.1672–7649.2017.12.015

2017–03–22

國家自然科學(xué)基金資助項目(11674075)；國家重點研發(fā)計劃重點專項資助項目(2016YFC0303700)

周宏坤(1987–)，男，博士，工程師，研究方向為聲吶及水聲對抗系統(tǒng)與設(shè)計。