海流與位姿融合的UUV航海自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法研究.pdf

1、隨著海洋探索技術(shù)的發(fā)展,無人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)逐漸成為勘測海洋環(huán)境的有效裝備之一,其航行的效率和安全性備受關(guān)注,也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在未知海域的航行過程中,UUV采用聲學(xué)多普勒海流剖面儀(Acoustic Doppler Current Profilers,ADCP)獲取海流信息(流速和流向),該信息經(jīng)過濾波后可輔助UUV選擇適宜的航行路徑。在航行路徑選擇過程中,主要考慮航行效

2、率和橫向流對路徑選擇的影響。
　　本文主要對以下幾個方面進(jìn)行了研究:
　　首先,建立大地坐標(biāo)系、UUV船體坐標(biāo)系、ADCP儀器坐標(biāo)系及聲納波束坐標(biāo)系,分析研究各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并基于該轉(zhuǎn)換關(guān)系,將ADCP測得的海流信息轉(zhuǎn)化為大地坐標(biāo)系下的海流信息,得到海流模型。
　　其次,針對海流信息和UUV的位姿數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)濾波算法,并利用WinRiver和WinADCP可視化顯示海流信息?？紤]到UUV航行時獲取的海流數(shù)據(jù)中含有噪聲

3、,本文利用改進(jìn)的無色卡爾曼濾波方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證該方法的可行性。
　　最后,基于濾波后的海流信息開展航路自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法的研究,該方法設(shè)計(jì)的綜合評價函數(shù)考慮了航行效率和橫向流兩個約束條件。通過恒定流場及時變流場環(huán)境下的仿真,驗(yàn)證該方法對于UUV依據(jù)海流信息選擇合適航行路徑的有效可行性。
　　本文結(jié)合海流信息及UUV的位姿信息,設(shè)計(jì)了限制條件下基于動態(tài)規(guī)劃的航路自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法,并通過不同的案例,驗(yàn)證了該方