视觉传感器引导的小型AUV队形控制：平面金字塔队形构建

"基于视觉传感器的小型多AUV系统队形排列" 在现代海洋探索与研究中，自动水下航行器（AUVs）扮演着越来越重要的角色。本研究聚焦于构建一个基于视觉传感器的同构小型多AUV系统，以实现对海底小体积或彩色目标物体的有效搜索。这种系统利用了视觉传感器提供的相对位置信息和罗盘提供的全局方位数据，以创建和维持一种特定的队形——平面金字塔队形。 文章中提出的队形控制方法主要由两个核心部分组成。首先，采用邻居互查机制来识别和区分各个AUV的身份ID。这一机制确保了AUV之间能准确地感知到邻近的同伴，从而协作完成队形构建。其次，设计了一种高效的避碰策略，其复杂度为$\mathcalO(nlogn)$，能够有效地优化平面金字塔队形中各AUV的位置和姿态，并为每个AUV规划出无交叉的直线轨迹。这样的轨迹规划不仅保证了队形的稳定，还减少了潜在的碰撞风险。 为了验证所提出算法的可行性和稳定性，研究者在Blender仿真环境中，使用4到7个具有ROV结构的同构AUV（CISCREA）进行了多次实验。这些AUV重复构建平面金字塔队形，仿真结果证实了该算法能够有效地维持队形，避免碰撞，并展现出良好的性能。 此外，该研究还提到了一些相关领域的研究，例如基于复杂网络的多电机同步控制系统故障诊断与切换容错、基于镜像映射原理的LNG液舱压力维持系统的H∞优化控制以及多传感器系统的偏差稳健估计算法等。这些研究展示了控制理论在不同领域中的应用，也进一步凸显了AUV系统中队形控制和避碰策略的重要性。 这项工作为AUV系统的协同作业提供了新的视角，特别是在复杂海洋环境下的搜索任务中。通过结合视觉传感器和智能控制算法，研究者成功地开发了一种能够应对海底挑战的高效队形控制策略，为未来的水下探索技术提供了有价值的参考。