在海洋作业中，单一无人艇只能完成小部分的任务，面对庞大复杂的任务显得有些无能为力，这时候需要和其他无人艇之间进行协同工作才能完成特定的任务。

例如，多艇巡逻可以扩大侦查的视野和角度。在平常生活中也需要无人艇的协同工作，例如水体监测、捕鱼等方面。

1.3应用前景

（1）军用部分。利用多艘无人艇可以进行水面巡逻、反恐侦查、火力支援等协同工作。另外，多无人艇协同工作具有更好的适应性和对资源的高效利用率。编队中的各个成员的功能不尽相同，在不同的工作环境中，由于不确定因素的存在，需要具有不同适应能力的成员完成作业，从而实现整体的任务要求。

（2）民用部分。在渔民捕鱼、搜索救援以及水文监测等[3]方面无人艇协同也能发挥很大的作用。每一艘无人艇都具备了不同的功能，可以完成不同的任务，最终完成复杂的任务。因此，无人艇之间协同工作不仅可以解决海洋任务中多样性的问题，还可以造福群众，给人们带来实实在在的利益，具有非常广泛的应用前景。

1.4国内外研究现状

1.4.1国外多无人艇的发展与现状

随着海洋科研技术和协同控制手段的不断进步，挪威科技大学于21世纪初开始了水面无人艇协同控制的理论研究[1]。不久之后，多无人艇协同目标跟踪控制问题属于编队协同控制问题的一种，其研究顺应时代的潮流也得到了很大的进展。下文将给出近年来多无人艇协同研究的进展现状：

2000年，Inperi等人在不考虑外界环境因素的干扰下，以双自由度动力学模型为研究对象，最先设计出基于时效不变的欠驱动水面无人艇非线性控制器[4]，保证无人艇能够不断趋向预定目标，最终实现欠驱动无人艇的直线路径跟踪控制。

20002年，针对全驱动水面无人艇协同控制系统，Fossen研究组的Skjetne结合了虚拟结构方法与反步法技术，从几何任务和动态任务两个出发点设计了协同目标跟踪控制器。该方法为实现实时传递数据而采用中心式动态导航机制，最终完成了多无人艇路径跟踪的协同控制。

针对水面无人艇的协同目标跟踪控制问题，葡萄牙里斯本理工大学Aguiar和Ghabchelo研究组将通信结构进行升级，把以前多方向的通信改为单方向上的通信。该设计方法很大程度上降低了通讯的任务量，优化了控制器，并且该方法在全驱动和欠驱动无人艇中也适用0。

1.4.2国内多无人艇的发展与现状

中国珠海云洲智能科技有限公司在2014年独立设计出了多功能无人艇“领航

者”号[3]。该无人艇长达4米，具备不同的功能块，可以完成不同要求的任务。

2015年，中国楚航测控科技有限公司独立设计出了北斗无人船[3]，这艘无人船体积较小，容易拆卸运输，可用于水体监测、描绘地形结构，并能够在暴风雨等恶劣环境下工作。

总之，国内对USV方面的大部分研究还处在理论或概念设计阶段，核心技术与欧美等西方发达国家相比还有很大的差距。但对于当今十分热门的一项技术，我国也有不少的研究成果。因此，如何将无人艇理论技术应用到现实问题中是一门很有意义的学问。

1.5国内外水面无人艇协同研究现状

1.5.1国内水面无人艇协同研究现状

牛轶峰等人预测了水面无人艇海洋作战的趋势，认为可以将无人艇协同技术应用到海洋作战中：协同跟踪、协同作战以及协同防御等领域。

2011年，廖煜雷等人对欠驱动无人艇的路径规划和目标跟踪问题进行了科学研究[4]，并且考虑到随机性和环境因素（诸如洋流、风浪以及障碍物等）对动力学模型的干扰。先设定参考路径，计算出无人艇的速度，然后基于滑模方法提出路径跟踪方法。该类水面无人艇实现了对不同路径的跟踪控制，验证了所提原理的可操作性和合理性。