18、基于拍卖的AUV协同在海军扫雷任务中的实证评估

基于拍卖的AUV协同在海军扫雷任务中的实证评估

1. 引言

水下自主航行器（AUV）的水下作业与无人机（UAV）和无人地面车辆（UGV）的任务相比，面临着不同且在某些方面更具挑战性的问题。特别是通信窗口受限，带宽有限，这使得AUV之间的协调更加困难。

传统方法中，中央规划者最初会为一组AUV分配子任务以实现团队目标。然而，由于现实世界中的问题（如故障），初始任务分配在实时执行过程中可能变得低效。如果效率是首要考虑因素，那么就需要进行重新分配，并且应该以分布式的方式进行。

为了实现这种灵活性，我们提出了一种基于分布式拍卖的协作框架——分布式高效多机器人协作框架（DEMiR - CF）。这是一个在线动态任务分配（重新分配）系统，能够在有效利用资源的同时实现团队目标，还具备任务调度和执行能力，并且可以应对和从实时突发事件（如通信故障、延迟、范围限制和机器人故障）中恢复。

2. 背景和相关工作

DEMiR - CF是一种用于实时任务执行的分布式机制，旨在利用基于拍卖方法的优势，并集成额外的程序以提高解决方案的质量。其他基于拍卖的协调研究中的高效工作包括M +、MURDOCH、TraderBots和Lemarie的分配方案等。

现有基于拍卖的系统在执行过程中，并不完全具备重新规划任务分配、重新分解任务、重新安排承诺和重新规划协调的能力。我们的方法旨在填补这些空白。我们提出了一个集成的多机器人任务执行协作框架，并分析了在多AUV协调背景下，单物品拍卖的预防程序和解决方案质量维护方案的性能。

海军扫雷（MCM）行动旨在对抗水雷的有效性，包括在水雷部署前找到并夺取库存、清扫作战区域、识别雷区以及定位和清除单个水雷