一种自主水下运载体随机耦合多载荷布放方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多水下运载体的运动协同控制领域，具体涉及一种自主水下运载体随 机耦合多载荷布放方法。
【背景技术】
[0002] 自主水下运载体（Autonomous Underwater Vehicles，AUV)是一种智能化、自主 航行、集多功能于一体的通用、模块化无人水下运载平台，可搭载不同类型的有效载荷，可 用于执行水下搜索与探测、海底资源勘查、海洋环境调查、海底救捞等不同任务。在军事领 域，利用AUV实施水雷、侦测设备等有效载荷的布放，可在敌警戒区之外向敌港口、河口水 道、海军基地或舰船锚地进行隐蔽布施，具有突出的安全优势。通常，AUV以单体形式布放 所携带的有效载荷，受自身携载能力的限制，仅能携带少量有效载荷，布放能力有限，布施 效率较为低下，仅适合于小范围区域作业。随着任务作业区域的扩大和布施任务的复杂化， 单AUV独立运作将无法胜任，因此寄希望于多AUV齐射来提高有效载荷的布放效率。
[0003] 当多具AUV实施齐射时，单体间通过运动协同可提高AUV航行的安全性和导航精 度，防止某一单体因导航失灵而迷航的可能，从而同时提高有效载荷的布放精度和效率。就 当前发展来看，国内在水下运载体运动协同领域的发展较落后，现有方法均基于多AUV运 动状态的耦合实现，即要求任一单体AUV同时被动接收或主动量测周边所有邻近AUV的位 置、速度、航向的状态信息，对此加以平均综合后产生自身航向控制指令。鉴于水下实施通 讯具有一定困难、信号传输时延大、水下能见度有限等现实因素，造成邻近AUV实时运动状 态获取困难、信息更新率低下，往往不能满足现有多近邻耦合协同方法的实施条件，成为限 制多自主水下运载体投入实际应用的巨大障碍。
【发明内容】
[0004] 要解决的技术问题
[0005] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种自主水下运载体随机耦合多载荷 布放方法，使得水下运载体之间实的动协同大为简化。
[0006] 技术方案
[0007] 一种自主水下运载体随机耦合多载荷布放方法，其特征在于：将N具AUV集中于一 定水域同时入水，加电启动后各AUV执行以下操作步骤：
[0008] 步骤1、初始化：注入目标航向& ;邻居集合7V； -0 ;邻域协同目标置为空 A-0，设定目标更新周期At;
[0009] 步骤2 :视觉传感器的图像信息，并提取邻居集< 中各邻居的距离Clij、航向比和 相对方位Θ u运动状态信息；
[0010] 步骤3 :当邻域目标为空时，M = 0，AUV朝向目标航向&运动；
[0011] 步骤4:若周围存在邻居时，计算产生规则
【主权项】
1. 一种自主水下运载体随机耦合多载荷布放方法，其特征在于：将N具AUV集中于一 定水域同时入水，加电启动后各AUV执行以下操作步骤： 步骤1、初始化：注入目标航向& ;邻居集合iV； -0 ;邻域协同目标置为空与10，设 定目标更新周期At; 步骤2 :视觉传感器的图像信息，并提取邻居集< 中各邻居的距离Clij、航向Ilj和相对 方位Θ u运动状态信息； 步骤3 :当邻域目标为空时，M = 0，AUV朝向目标航向&运动； 步骤4 :若周围存在邻居时，iV；# 0，计算产生规则4 =啤max辦，产 生邻域目标Li; 其中：iV；为即时感知到的邻居；Θ u表示j相对于i的方位；和力广分别表示七时刻 和t_ τ时刻j的航向；τ > 〇为一常数；β >〇为调节参数； 所述邻域目标Li的更新周期为At; 步骤5 :AUV根据控制指令K= 1 W调整运动方向；其中，hu表示L i 的航向，&表示Li相对于i的方位，A4为i与Li之间的距离； 步骤6 :重复步骤2~步骤5,直至AUV航行至目标位置，实施载荷布放。
2. 根据权利要求1所述自主水下运载体随机耦合多载荷布放方法，其特征在于：所述 β = 2〇
3. 根据权利要求1所述自主水下运载体随机耦合多载荷布放方法，其特征在于：所述 τ = 0. 5s〇
4. 根据权利要求1所述自主水下运载体随机耦合多载荷布放方法，其特征在于：所述 At=Is0
【专利摘要】本发明涉及一种自主水下运载体随机耦合多载荷布放方法，为克服现有方法中需AUV运动过程中需同时与周边所有邻居建立复杂耦合关系的缺陷，本发明引入单近邻随机耦合。运动过程中，每一更新周期内AUV仅与单一邻居建立运动耦合关系，通过基于邻居运动状态的时变目标切换，实现多个AUV的协同运动。本发明可简化AUV之间实施协同的难度，并可提高AUV系统整体的安全性和航行精度。本发明简化了AUV之间的运动协同过程，个体根据邻居运动状态实时切换协同目标，在减少量协同运算量的同时，可提高系统的运动灵活性。
【IPC分类】G05D1-10
【公开号】CN104635744
【申请号】CN201410791145
【发明人】刘明雍, 雷小康, 杨盼盼, 刘坤, 李红, 张小件, 李洋
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月18日