2023 年 9 月到 2025 年 4 月期间，我跟随课题组参与了国家自然科学基金重大项目课题：复杂海况无人艇集群智能协同控制决策方法研究。
我在其中主要完成了两个方面的工作：
- 基于匈牙利算法的集群任务分配决策模块的设计与实现；
- 基于 Astar 和 B 样条的实时路径规划与航迹优化模块设计与实现。
基于匈牙利算法的集群任务分配决策模块的设计与实现
无人艇需要完成集结、驱离、围捕等编队，需求实现集群任务分配决策算法，快速分配无人艇和对应的目标点位。我将无人艇编队位置分配问题，抽象为了带权二分图最小权匹配问题，实现问题定义。
通过量化无人艇与各个目标点位的距离以及无人艇相互之间的干扰碰撞程度，以此作为权重函数，采取匈牙利算法快速优化。此外，针对实时性要求，我着重在代码层面采取了优化，实现了毫秒级的优化能力（<0.1s）。
基于 Astar 和 B 样条的实时路径规划与航迹优化模块设计与实现
在无人艇获得对应的目标点位后，需求路径规划算法，引导无人艇前往目标点位。我选用了经典的 Astar 算法和 B 样条轨迹优化策略。
首先应用 Astar 算法快速生成无人艇当前位置到达目标位置的全局无碰撞路径，再使用 B 样条轨迹优化器，考虑无人艇非完整性约束（最小转弯半径）、运动学限制（速度、加速度）以及无人艇相互碰撞距离，实现优化目标。