探索MATLAB中多个无人船协同围捕控制算法

原创于 2025-12-20 18:00:00 发布 · 361 阅读

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#车载系统

MATLAB程序：多个无人船协同围捕控制算法 3船围捕控制，围捕运动船只可以仿真多个船之间的距离以及距离目标船的距离，特别适合学习、参考

在智能船舶领域，多个无人船协同围捕控制算法是个超有趣的研究方向。今天就来唠唠基于MATLAB实现的3船围捕运动船只的控制算法，它还能仿真各船之间以及与目标船的距离，简直是学习和参考的宝藏。

1. 整体思路

实现这个围捕算法，首先要明确每艘无人船的运动模型。通常我们会把无人船简化成质点，然后通过控制质点的位置和速度来模拟船的运动。每艘船要做的就是不断调整自己的位置，逐渐靠近目标船，同时还要和其他两艘协作船保持合适的距离。

2. 核心代码与分析

% 初始化参数
num_boats = 3; % 无人船数量
target_x = 10; % 目标船初始x坐标
target_y = 10; % 目标船初始y坐标
boat_x = zeros(1, num_boats); % 无人船初始x坐标
boat_y = zeros(1, num_boats); 
boat_vx = zeros(1, num_boats); % 无人船初始x方向速度
boat_vy = zeros(1, num_boats); 
dt = 0.1; % 时间步长

这段代码很基础，主要是初始化一些关键参数。我们设定了无人船的数量，目标船的初始位置，还有无人船的初始位置和速度，dt是时间步长，它决定了每次更新位置和速度的时间间隔，就像游戏里每一帧的时间，时间步长越小，模拟越精细，但计算量也越大。

for t = 1:100 % 模拟100个时间步
    for i = 1:num_boats
        % 计算到目标船的距离
        dist_to_target = sqrt((boat_x(i) - target_x)^2 + (boat_y(i) - target_y)^2); 
        % 计算到其他无人船的距离
        dist_to_others = zeros(1, num_boats - 1);
        other_boat_count = 1;
        for j = 1:num_boats
            if j ~= i
                dist_to_others(other_boat_count) = sqrt((boat_x(i) - boat_x(j))^2 + (boat_y(i) - boat_y(j))^2);
                other_boat_count = other_boat_count + 1;
            end
        end
        % 根据距离调整速度
        if dist_to_target > 1
            boat_vx(i) = boat_vx(i) + (target_x - boat_x(i)) / dist_to_target * 0.1;
            boat_vy(i) = boat_vy(i) + (target_y - boat_y(i)) / dist_to_target * 0.1;
        end
        % 保持与其他无人船的合适距离
        for k = 1:num_boats - 1
            if dist_to_others(k) < 2
                boat_vx(i) = boat_vx(i) - (boat_x(i) - boat_x(find([1:num_boats] ~= i, 1, 'first'))) / dist_to_others(k) * 0.05;
                boat_vy(i) = boat_vy(i) - (boat_y(i) - boat_y(find([1:num_boats] ~= i, 1, 'first'))) / dist_to_others(k) * 0.05;
            end
        end
        % 更新位置
        boat_x(i) = boat_x(i) + boat_vx(i) * dt;
        boat_y(i) = boat_y(i) + boat_vy(i) * dt;
    end
    % 这里可以添加绘图代码，实时显示船只位置
end

这段循环代码是核心部分。外层循环控制时间步，在每个时间步内，内层循环对每艘无人船进行操作。首先计算每艘无人船到目标船的距离，然后计算到其他无人船的距离。如果到目标船的距离大于1，就朝着目标船的方向调整速度，这里的0.1可以理解为一个速度调整系数，控制着无人船靠近目标船的速度快慢。对于和其他无人船的距离，如果小于2，就调整速度来保持合适间距，0.05同样是速度调整系数。最后根据速度更新无人船的位置。要是想实时看到船的运动轨迹，就在这里添加绘图代码就行。