滑道式回收UUV前的航路實時規(guī)劃方法研究.pdf

1、無人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,簡稱UUV)回收技術(shù)是UUV執(zhí)行多樣性使命任務的重要保障,滑道式回收技術(shù)適用于較復雜的水面回收作業(yè)環(huán)境。在滑道式回收UUV前,要求UUV由出水點自主航行到母船尾部,并且要求在到達母船尾部時具有一定的艏向。出水點因?qū)Ш秸`差引起的隨機性及母船克服環(huán)境作用的相對運動,導致了回收航路難以確定。為此,提出了滑道式回收UUV實時航路規(guī)劃方法。
　　本文通過分析滑道式回收U

2、UV的工作過程特點,將由出水點到母船尾部的航路規(guī)劃問題分解為回收前海流影響下的全局航路規(guī)劃問題、動態(tài)障礙物區(qū)域的局部航路規(guī)劃問題和母船尾部航路規(guī)劃問題。綜合考慮這三個問題,提出了滑道式回收UUV實時航路規(guī)劃方法。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,針對回收前海流影響下的全局航路規(guī)劃問題,采用A*算法實現(xiàn)多約束條件下的全局回收航路規(guī)劃?？紤]到所規(guī)劃航路的適航性,采用Bezier曲線進行擬合,獲取平滑航路。分別設計定常流和渦流環(huán)境下的全

3、局回收航路規(guī)劃仿真實驗,驗證方法的可行性。
　　其次,針對回收前動態(tài)障礙物區(qū)域的局部航路規(guī)劃問題,通過改進人工勢場法實現(xiàn)局部回收航路規(guī)劃?？紤]到海流對UUV運動的影響,將其引入人工勢場模型,利用勢場中UUV所受的合力完成航路規(guī)劃。分別設計定常流和渦流環(huán)境下的局部回收航路規(guī)劃仿真實驗,驗證方法的可行性。
　　再次,為滿足母船尾部航路規(guī)劃對航路末端艏向的要求,提出回收航路末端導引方法予以實現(xiàn)。依據(jù)UUV的自身特性,設定母船尾部的

4、可航行半圓弧航路,實時導引UUV至半圓弧上的目標點,進而使UUV沿半圓弧航路以指定艏向航行到母船尾部。設計母船不同航向航行情況下的尾部航路規(guī)劃仿真實驗,驗證方法的可行性。
　　最后,基于回收前海流影響下的全局航路規(guī)劃方法、動態(tài)障礙物區(qū)域的局部航路規(guī)劃方法和回收航路末端導引方法,設計滑道式回收UUV實時航路規(guī)劃算法,協(xié)調(diào)三種規(guī)劃方法實現(xiàn)回收前全過程的實時航路規(guī)劃。并通過不同的案例,驗證該算法的性能。仿真結(jié)果表明:本文設計的算法能夠有