一种对AUV进行回收时的水下定位方法与流程

本发明涉及auv技术领域，尤其涉及一种对auv进行回收时的水下定位方法。

背景技术：

现有的水下auv回收技术主要有两种，第一种是捕捞方式，采用网状结构的捕捞器将auv直接捕捞上岸，这种方式极易造成auv的损坏；第二种方式将箱体或回收装置固定于海底，该方式需要auv自己进入固定的回收装置，通过回收回收装置来回收auv，但由于水流的不定性与auv自身设计的局限性，auv只能在水中做类直线运动，无法直接在水中做水平与垂直运动，特别是在受到水中横向水流作用时，很容易偏离航道，无法快速的到达预定位置,除此之外，该种方法受到区域的限制，只适合在固定海域中回收auv，在没有回收装置的海域无法回收auv。

技术实现要素：

根据现有技术存在的问题，本发明利用带有动力的回收装置提出了一种对auv进行回收时的水下定位方法，包括如下步骤：

将auv收放平台调控在设定水深处和定点模式，采集auv收放平台的舱口方向dc；

计算水流方法：设在auv收放平台上设置有四个水平推进器，根据推进器的转速和方向计算水平推进器提供的动力大小与方向：f1、f2、f3、f4，从而计算合力的大小与方向f合，将f合的反方向定义为水流方向dw；

计算舱口方向dc和水流方向dw的夹角a，将夹角a定义为误差角度，根据误差角度对auv回收平台进行实时调整，利用pid算法使调整后的回收平台保持定点模式。

进一步的，对夹角a进行误差判断：重新计算水流方向与舱口方向的夹角a，如果夹角a满足设定阈值范围，则舱门正对水流方向，如果夹角a不满足阈值范围，则需继续保持auv回收平台为定点模式再计算夹角a，直到条件满足为止。

进一步的，所述pid算法为：

其中：a代表角度、e(a)代表比例项，∫e(a)da代表积分项，u(a)代表auv收放平台动态调整的角度，kp、ti、td为pid公式的参数，需要经过实验训练获得。

本发明公开的一种对auv进行回收时的水下定位方法，该方法可使auv以最优航道、最高效率进入回收平台，因此在对auv收放平台的设计上可以简化设计结构，无需再使用水流检测器，同时实现可在任意海域随时随地的回收auv，不再受区域的限制，避免了auv回收过程中因碰撞而造成的不必要损失。

附图说明

为了更清楚地说明

本技术：
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明受力原理分析示意图；

图3为本发明算法的实施例的示意图；

图4为本发明算法的实施例的示意图.

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

本发明中将用于对auv进行回收的结构定义为auv收放平台，当auv收放平台到达水下固定深度时，要求auv收放平台的舱口方向正对水流方向，这样做的目的是，在auv进舱时不会受到横向力的影响，并且可借助水流的推力向回收舱做类直线运动，顺水流进舱，达到高效稳定回收的效果。为了实现上述技术效果，本发明公开了一种对auv进行回收时的水下定位方法，如图1所示，该方法的原理是，首先在auv收放平台上设置有四个水平推进器，根据水平推进器的动力的大小与方向、计算合力方向，此时合力方向即水流的反方向。依据此理论，当合力方向与auv收放平台的回收舱方向相同时，便达到理想位置，即回收舱正对水流方向。其中受力原理如图2和图4所示。

实施例：

s1：回收平台到达指定水深处；

s2：回收平台保持定点模式即auv收放平台保持静止状态；

s3：通过地磁传感器取舱口方向dc；

s3：计算水流方向：以舱口方向为基准，根据推进器的转速与方向，计算水平方向四个推进器提供的动力大小与方向，f1，f2，f3，f4；

s4：计算合力的大小与方向，f合＝f1+f2+f3+f4，(此处为力的矢量相加)，f合的反方向便是水流方向dw；

s5：计算dc与dw的夹角a，即误差角度；

s6：根据误差角度控制回收平台做出调整，利用pid算法使调整后的回收平台保持顶点模式；

进一步的，如图3所示，pid算法为

其中：a代表角度、e(a)代表比例项，∫e(a)da代表积分项，u(a)代表auv收放平台动态调整的角度，kp、ti、td为pid公式的参数，需要经过实验训练获得。

s7：误差判断。重新计算水流方向与舱口方向的夹角a，若满足-5°<a<5°方可认为舱门正对水流方向，达到理想状态；若不满足，则需继续进行上述调整，直到条件满足为止。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种对auv进行回收时的水下定位方法，其特征在于包括：将auv收放平台调控在设定水深处和定点模式，采集auv收放平台的舱口方向dc；

计算水流方法：设在auv收放平台上设置有四个水平推进器，根据推进器的转速和方向计算水平推进器提供的动力大小与方向：f1、f2、f3、f4，从而计算合力的大小与方向f合，将f合的反方向定义为水流方向dw；

计算舱口方向dc和水流方向dw的夹角a，将夹角a定义为误差角度，根据误差角度对auv回收平台进行实时调整，利用pid算法使调整后的回收平台保持定点模式。

2.根据权利要求1所述的一种对auv进行回收时的水下定位方法，其特征还在于：对夹角a进行误差判断：重新计算水流方向与舱口方向的夹角a，如果夹角a满足设定阈值范围，则舱门正对水流方向，如果夹角a不满足阈值范围，则需继续保持auv回收平台为定点模式再计算夹角a，直到条件满足为止。

3.根据权利要求1所述的一种对auv进行回收时的水下定位方法，其特征还在于：所述pid算法为：

其中：a代表角度、e(a)代表比例项，∫e(a)da代表积分项，u(a)代表auv收放平台动态调整的角度，kp、ti、td为pid公式的参数，需要经过实验训练获得。

技术总结
本发明公开了一种对AUV进行回收时的水下定位方法，包括：将AUV收放平台调控在设定水深处和定点模式，采集AUV收放平台的舱口方向Dc；计算水流方法：设在AUV收放平台上设置有四个水平推进器，根据推进器的转速和方向计算水平推进器提供的动力大小与方向：f1、f2、f3、f4，从而计算合力的大小与方向F合，将F合的反方向定义为水流方向Dw；计算舱口方向Dc和水流方向Dw的夹角a，将夹角a定义为误差角度，根据误差角度对AUV回收平台进行实时调整，利用PID算法使调整后的回收平台保持定点模式。

技术研发人员：付先平;毕胜;闫惠珠;袁国良;王辉兵;张爱东;王亚飞
受保护的技术使用者：大连海事大学;鹏城实验室
技术研发日：2020.05.28
技术公布日：2020.09.11