(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210608442.9 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 张庭瑞　陈思羽　粱宏霞　周景超　 郑可嘉　李嘉辉　陈子阳　杨言淏　 赵小仨　甘进　 (74)专利代理 机构 武汉智嘉联合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 42231 专利代理师 黄君军 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01)G06F 30/15(2020.01) E01D 15/14(2006.01) (54)发明名称 一种水上浮桥组合方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种水上浮桥组合方法及系统， 其通过将目标浮桥划分为中心桥和边缘桥， 先获 取目标水域、 目标浮桥的形状和单元体的投放位 置， 再确定目标位置， 将单元体和每个目标位置 进行匹配， 最后移动单元体至其对应的目标位 置， 实现了 水上浮桥的组合。 相比于现有技术， 本 发明实现了水上单元体的组队， 填补了现有的智 能协同技术的空缺， 解决了如何使水面上的单元 体组合形成浮 桥的问题， 具 备很好的应用前 景。 权利要求书2页 说明书11页 附图3页 CN 114943168 A 2022.08.26 CN 114943168 A 1.一种水 上浮桥组合方法， 其特 征在于， 包括： 获取目标水域、 目标浮桥的形状和多个单元体的投放位置， 确定多个目标位置， 所述目 标位置包括中心桥 位置和边 缘桥位置； 基于预设条件分别为每个所述目标位置匹配一个所述单元体， 每个所述单元体对应一 个所述中心桥 位置或一个所述 边缘桥位置； 移动所述单 元体至对应的所述目标位置， 形成浮 桥； 其中， 所述单元体可移动地漂浮于水上， 所述目标浮桥包括中心桥和边缘桥， 所述中心 桥沿所述目标浮 桥的形状延伸， 所述 边缘桥位于所述中心桥延伸方向的两侧。 2.根据权利要求1所述的水上浮桥组合方法， 其特征在于， 所述获取目标水域、 目标浮 桥的形状和多个单 元体的投放 位置， 确定多个目标位置， 包括： 获取所述目标 水域及所述目标浮 桥的形状； 根据所述目标浮 桥的形状， 确定构成所述中心桥的单 元体的数量； 根据所述目标 水域及目标浮 桥的形状， 将所述目标 水域划分为多个分区； 根据所述目标浮桥的形状及所述分区， 确定每个所述分区内构 成所述边缘桥的单元体 的数量； 根据所述投放位置、 所述分区、 构 成所述中心桥的单元体的数量、 每个所述分区内构 成 所述边缘桥的单元体的数量， 确定多个目标位置 。 3.根据权利要求1所述的水 上浮桥组合方法， 其特 征在于， 所述预设条件 包括： 所有所述单 元体从对应的所述投放 位置到对应的所述目标位置的距离之和最小。 4.根据权利要求3所述的水上浮桥组合方法， 其特征在于， 所述基于预设条件为每个所 述目标位置匹配一个所述单 元体， 包括： 根据所述投放 位置、 所述目标位置和所述预设条件， 建立评价模型； 设置初始温度； 根据所述投放位置、 所述目标位置和所述初始温度， 基于贪心算法得到初始解及降温 系数； 根据所述评价模型、 所述初始温度、 所述初始解及所述降温系数， 使用模拟退火算法对 所述初始解进行优化， 得到最优解； 其中， 所述初始解及所述最优解均用于表征每个所述单元体和所述目标位置的对应关 系。 5.根据权利要求1所述的水上浮桥组合方法， 其特征在于， 所述移动所述单元体至对应 的所述目标位置， 包括： 获取环境 参数； 根据所述环境 参数、 基于滑模 控制算法建立控制器模型； 根据所述控制器模型， 移动所述单 元体至对应的所述目标位置； 维持到达所述目标位置的所述单 元体的稳定 。 6.根据权利要求5所述的水上浮桥组合方法， 其特征在于， 所述根据所述环境参数、 基 于滑模控制算法建立控制器模型， 包括： 根据所述环境 参数， 建立单 元体运动模型； 根据所述环境 参数， 建立外环 滑模面、 内环 滑模面及控制律， 得到所述控制器模型。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114943168 A 27.根据权利要求5所述的水上浮桥组合方法， 其特征在于， 所述根据所述控制器模型， 移动所述单 元体至对应的所述目标位置， 包括： 当两个所述单元体发生碰撞时， 基于预设遗传算法优化的Q学习算法， 并根据优化后的 所述Q学习算法对所述单 元体进行避障处 理。 8.根据权利要求5所述的水上浮桥组合方法， 其特征在于， 所述单元体包括用于为所述 单元体提供推力的推进器， 所述维持到 达所述目标位置的所述单 元体的稳定， 包括： 根据组合偏置推力优化分配算法， 优化多个所述单元体中的所述推进器的工况， 使所 述单元体维持在目标位置 。 9.一种水 上浮桥组合系统， 其特 征在于， 包括： 单元体， 所述单 元体可移动地漂浮于水 上； 数据采集单元， 用于获取目标水域、 目标浮桥的形状和单元体的投放位置， 确定所述单 元体的目标位置， 所述目标位置包括中心桥 位置和边 缘桥位置； 策略决策单元， 用于根据所述投放位置和所述目标位置， 基于预设条件为每个所述单 元体匹配一个所述目标位置， 每个所述单元体对应一个所述中心桥位置或一个所述边缘桥 位置； 组合执行单元， 用于移动所述单 元体至对应的所述目标位置， 形成浮 桥； 其中， 所述目标浮桥包括中心桥和边缘桥， 所述中心桥沿所述目标浮桥的形状延伸， 所 述边缘桥位于所述中心 桥延伸方向的两侧， 所述中心桥位置为构成所述中心 桥的所述单元 体的位置， 所述 边缘桥位置为构成所述 边缘桥的所述单 元体的位置 。 10.根据权利要求9所述的水 上浮桥组合系统， 其特 征在于， 所述单 元体包括： 推力器， 用于为所述单 元体提供推力； 电子罗盘， 用于提供 所述单元体的航向信号； 倾角传感器， 用于获取 所述单元体的倾角； GNSS传感器， 用于提供 所述单元体的具体位置； 信号收发器， 用于发送或接收信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114943168 A 3