[發明專利]一種USV水面動態自主回收UUV的方法

有效

• 申請號: 201710347631.4
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107065882B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 嚴浙平;徐達;陳濤;張宏瀚;杜雪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種USV水面動態自主回收UUV的方法，包括以下步驟：USV以固定速度駛向UUV，UUV保持原地待機；USV根據進入回收圓的限象，解算出其要跟蹤的虛擬USV的初始位置點；進行虛擬USV的運動解算，USV跟蹤虛擬USV；UUV保持原地待機；USV進入激活圓后，USV保持當前航向和航速航行，并通過無線電向UUV發送激活指令；UUV接收激活指令后，進行虛擬UUV的運動解算，并開始跟蹤虛擬UUV；UUV進入對接圓后，釋放對接機構，同時通過無線電通知USV釋放對接結構；UUV與USV通過對接機構進行對接，回收完成。本發明可根據現場態勢完全自主的采取回收機動策略，實現UUV的自主回收。

技術領域

本發明涉及的是一種水下無人航行器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)的回收方法，具體的是一種利用水面無人航行器(Unmanned Surface Vehicle，USV)水面動態自主回收UUV的方法。

背景技術

UUV是一種可重復使用的海洋工具，UUV執行完使命任務后是必須要進行回收的，因此對UUV進行安全回收是UUV使用的一個關鍵環節。目前UUV的回收主要有水面回收和水下回收兩種方式。對于水面回收，通常是將UUV回收到有人水面船上，整個回收過程是通過人工操作完成的。然而，隨著海上無人系統的快速發展，出現了USV和UUV兩個海上無人系統協同作業的應用方式。由于USV的體積大、速度快，因此可利用USV攜帶UUV執行使命任務，USV攜帶UUV航渡至任務區域后將UUV布放入水，然后USV和UUV各自進行作業任務。待任務執行完成后，USV對UUV進行回收后返航。USV和UUV從航渡、布放、作業、回收的整個過程都是無人干預、自主完成的。特別地，對于USV回收UUV來說，要實現在動態條件下、完全自主、安全可靠的完成整個回收過程，是具有一定難度的。

申請號為201610104470.1的專利文件中公開了一種“基于魯棒約束模型預測控制的UUV對線控位回收方法”，主要解決水下母船背馱式搭載UUV的自主回收方法。首先該專利是利用水下母船進行UUV的水下回收，與本發明的利用USV進行水面回收不同。其次該專利重點解決以水下背馱式搭載回收UUV的控制方法，與本發明重點解決USV和UUV相互配合進行回收的機動策略和航行方法不同。

申請號為201310639638.5的專利文件中公開了“一種自治水下航行器的回收系統及其回收方法”，主要解決工作人員位于母船上實現回收水下航行器的裝置和方法。該專利雖然是水面母船回收，但是母船是有人的，而且回收過程是人工操作完成的，與本發明利用USV進行無人干預的、水面自主回收不同。其次該專利重點是提出了一種安裝在水面母船上的A型架、起吊鎖等為主要設備的回收裝置以及人工操作該裝置回收UUV的方法，與本發明重點解決USV和UUV相互配合進行回收的機動策略和航行方法不同。

發明內容

本發明的目的是提供一種不需要人為干預，USV和UUV可根據現場態勢完全自主的采取回收機動策略航行，完成USV水面動態自主回收UUV的方法。

一種USV水面動態自主回收UUV的方法，包括以下步驟，

步驟一：UUV和USV在水面待機，UUV向USV發送回收請求，啟動回收過程；

步驟二：USV以固定速度駛向UUV，UUV保持原地待機；

步驟三：判斷USV是否進入回收圓，如果進入回收圓轉步驟四，否則轉步驟二；

步驟四：USV根據進入回收圓的限象，解算出其要跟蹤的虛擬USV的初始位置點p_{f_v_usv}，UUV保持原地待機；

步驟五：虛擬USV的運動是從初始位置點p_{f_v_usv}，按照頂風航向，沿直線航行；進行虛擬USV的運動解算，得到虛擬USV的位置，USV跟蹤虛擬USV；UUV保持原地待機；