無人艇是指不需要船員駕駛或操縱的水面艦艇，可以通過遠程遙控、自主控制等方式執行各種使命任務。無人艇具有成本低廉、續航時間長、作戰風險小、機動靈活等顯著優點，在島礁防衛、近海巡邏、海上搜救等軍事和民用領域具有重要應用價值，是維護國家海洋權益、保障海上空間安全、捍衛海洋“藍色國土”的重要工具。

無人艇集群作業具有高效率、廣覆蓋、群智能等顯著優點，是未來海洋作業和海上防衛的必然趨勢。無人艇集群技術是全球海洋領域競爭博弈的戰略制高點，美國、歐盟成員國等相繼開展了國家級研究計劃；在國內，“自主無人系統的智能技術”和“群體智能關鍵技術”被列入國務院《新一代人工智能發展規劃》，是實現海洋強國戰略的核心技術支撐。無人艇集群控制包括集群協同編隊控制、集群協同合圍控制、集群協同包圍控制、集群蜂擁控制、集群博弈對抗控制等。其中，無人艇集群協同包圍控制在抵近偵察、目標圍捕、攻防對抗等任務使命中發揮重要的作用。因此，如何突破無人艇集群協同包圍控制技術難點是亟須解決的關鍵問題。

▲ 目標包圍控制任務場景

在各類對抗場景中，目標包圍是一個典型的控制問題。其任務目的是驅使單艘或多艘無人艇圍繞固定或運動的對象航行，并保持期望的包圍距離和包圍隊形。包圍運動能夠探測和采集對象的全方位信息，在巡邏偵察、圍捕驅逐、海上救援等海事任務中能夠發揮關鍵作用。

然而，由于包圍運動模式的復雜性、目標感知信息的不完全、海洋環境的不確定性、模型和環境的多約束，無人艇集群協同包圍控制面臨著極大的挑戰，迫切需要開展前瞻性理論和技術探索。為解決上述問題，大連海事大學彭周華教授研究團隊率先在國內開展無人艇集群協同包圍控制研究，在海洋工程和智能控制領域期刊Ocean Engineering（《海洋工程》）、IEEE Transactions on Industrial Electronics（《IEEE 工業電子學匯刊》）、IEEE Transactions on Cybernetics（《IEEE 控制論匯刊》）、IEEE Transactions on Fuzzy Systems（《IEEE 模糊系統匯刊》）、IEEE Transactions on Control Systems Technology（《IEEE 控制系統技術匯刊》）等發表期刊論文170 余篇。

作者簡介

彭周華，大連海事大學教授，博士生導師，國家高層次青年拔尖人才，水路交通控制全國重點實驗室主任助理，大連市智能船艇集群控制與電氣技術重點實驗室主任。主持科技部、基金委、軍科委等國家級項目7項。在國內外重要學術期刊發表SCI論文170余篇，谷歌學術引用11000余次，谷歌學術H-指數56。出版學術專著3部，授權發明專利76項。研究成果獲省部級獎4項。獲全國交通運輸系統先進工作者，政府特殊津貼專家，遼寧省“興遼英才計劃”領軍人才，交通運輸部中青年創新領軍人才，香江學者等學術榮譽，擔任4個國內外期刊編委。

姜岳，男，北京大學博雅博士后。長期從事無人艇集群控制與對抗博弈方面的理論和實踐研究。在國內外重要學術期刊發表SCI檢索論文11篇，其中1篇入選ESI高被引論文，1篇入選ESI熱點論文，發表EI檢索論文6篇，谷歌學術引用500余次。獲授權國家發明專利共8項。主持國家自然科學基金青年科學基金項目1項，中國博士后科學基金項目2項，博士研究生創新人才培養項目1項，參與國家重點研發計劃、國家自然科學基金面上項目等項目10余項。獲大連海事大學優秀博士論文、大連海事大學優秀研究生等獎勵榮譽。

劉陸，大連海事大學副教授，博士生導師。主持國家重點研發計劃子課題1項、國家自然科學基金2項，參與科技部重大項目等國家級項目8項。發表SCI期刊論文82篇，JCR一區論文70篇，TOP期刊論文44篇。論文SCI他引1386次，谷歌學術引用3032次，谷歌H-指數26；出版無人船控制專著3部；授權國家發明專利75項。獲遼寧省自然科學一等獎1項，航海青年科技獎1項，中國海洋工程科學技術一等獎1項，教育部自然科學二等獎1項。獲中國科協青年托舉人才，遼寧省興遼英才青年拔尖人才等榮譽。

作者研究團隊長期從事無人艇制導、控制、協同、優化、對抗的研究，在作者團隊出版的上一部專著《無人船集群協同控制理論與實踐》的基礎之上，《無人艇集群協同包圍控制理論與實踐》系統地總結了關于無人艇集群協同包圍控制理論與實踐研究成果。

無人艇集群協同包圍控制理論與實踐

彭周華等著

北京：科學出版社，2025.4

本書針對具有欠驅動、非線性、強耦合、不確定性、強擾動、多約束、有限通信帶寬等特點的無人艇集群系統，系統地探索了復雜海洋環境下無人艇集群的包圍控制問題，為無人艇網絡化、集群化、智能化海上作業奠定堅實的理論與技術基礎。全書共8 章。

▲ 本書內容與結構

• 第1章綜述了無人艇協同包圍控制的研究現狀，總結了無人艇協同包圍的技術難題。

• 第2章介紹了無人艇集群協同包圍控制系統設計與分析所必需的基礎知識。

• 第3章研究了目標速度未知的單無人艇單目標包圍控制問題。

• 第4章研究了模型參數完全未知的多無人艇協同單目標包圍控制問題。

• 第5章研究了狀態和輸入約束下的多無人艇協同多目標包圍控制問題。

• 第6章研究了避碰避障約束下的多無人艇協同多目標包圍控制問題。
  

• 第7章研究了基于單路徑導引的多無人艇協同包圍控制問題。

• 第8章研究了基于閉合路徑導引的多無人艇協同包圍控制問題。

本書的研究工作建立在與多位國際頂尖學者合作研究的基礎之上，包括歐洲科學院院士、IEEE 會士、香港城市大學王鈞教授，歐洲科學院院士、IEEE 會士、澳大利亞斯威本科技大學副校長韓清龍教授，IEEE 會士、香港科技大學張福民教授，加拿大工程院院士、IEEE 會士、維多利亞大學施陽教授，歐洲科學院院士、IEEE 會士、華南理工大學陳俊龍教授，在此表示深深的敬意和感謝。

本書相關研究工作得到了科技創新2030—“新一代人工智能”重大項目，國家自然科學基金項目等項目的資助。

本文摘編自《無人艇集群協同包圍控制理論與實踐》（彭周華等著. 北京：科學出版社，2025.4）一書“前言”“第 1 章 緒論”，有刪減修改，標題為編者所加。

責任編輯：姜 紅 狄源碩

無人艇集群技術是實現海洋強國戰略的核心技術支撐之一，本書從包圍制導、模糊控制、智能優化一體化出發，系統論述了關于無人艇集群協同包圍控制的最新理論與實踐研究進展。本書的主要內容包括：無人艇集群協同包圍控制的國內外研究進展與研究挑戰、無人艇集群協同包圍控制系統設計與分析的基礎知識、目標速度未知的單無人艇單目標包圍控制、模型參數完全未知的多無人艇協同單目標包圍控制、狀態和輸入約束下的多無人艇協同多目標包圍控制、避碰避障約束下的多無人艇協同多目標包圍控制、基于單路徑導引的多無人艇協同包圍控制、基于閉合路徑導引的多無人艇協同包圍控制。

本書可作為高等院校船舶與海洋工程、控制科學與工程、人工智能相關專業本科生和研究生的參考書，也可供無人艇集群控制、海洋航行器集群控制、無人系統攻防對抗等方向的理論研究人員與工程技術人員閱讀。

（本文編輯：劉四旦）

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