[發明專利]一種全海深AUV折線式下潛控制方法

有效

• 申請號: 201810769809.9
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109213179B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 李曄;王友康;孫葉義;安力;姜言清;何佳雨;張偉;叢正;潘凱文
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/04
• 分類號: G05D1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種全海深AUV折線式下潛控制方法。首先在AUV下潛之前，確定在水下布置的水聲定位和通信系統的覆蓋范圍，并確定AUV在到達指定工作深度處能與水聲定位和通信系統正常建立連接的安全距離，由此安全距離確定在折線式下潛過程中所允許的沿縱向偏移的最遠距離l。在AUV載體下潛過程中縱向運動距離s等于l時，控制AUV轉艏180°，使其反向縱傾下潛。待AUV反向縱傾下潛過程中，在s等于l時，再控制AUV轉艏180°，使其反向運動。直到AUV到達指定工作深度。本發明將AUV在下潛過程中的水平面運動范圍限制在合理范圍內，能保證限定AUV水平面運動范圍的圓的圓心始終在一條垂線上，具有很好的抗流能力，提高了全海深AUV的安全性。

技術領域

本發明涉及的是一種適用于全海深AUV的下潛方法。

背景技術

隨著海洋開發的迅猛發展，人類探索海洋的深度也在不斷增加，一些適用于深海探測的水下機器人應運而生。世界上目前最深的海域是位于馬里亞納海溝的“挑戰者深淵”，吸引著很多海洋探測強國的目光，能夠達到挑戰者深淵底部的水下機器人則具備全海深作業能力。全海深自主水下航行器(AUV)下潛距離大，時間長，其一般采用無動力下潛方式達到指定工作深度。目前常用的無動力下潛方式有三種：螺旋下潛、無縱傾下潛和縱傾下潛。螺旋下潛和無縱傾下潛可以保證全海深AUV下潛過程中的偏移距離在合理范圍內，避免到達指定工作深度時，距離預定工作地點太遠。而縱傾下潛則無法保證其偏移距離在合理范圍內，增大了全海深AUV下潛過程中超出水下定位和通信系統覆蓋范圍的風險，可能導致AUV的丟失。全海深AUV在垂向運動距離過大，一般為了減少其垂向阻力而將其設計成立扁體型。而對某立扁體型AUV進行操縱性仿真得知，立扁體AUV在回轉運動時，具有較大的阻尼力矩，并且實現螺旋下潛的方式是在全海深AUV尾部一個能打一定傾角的垂直舵，此垂直舵無疑也增加了運動阻力。所以，螺旋下潛對立扁體型全海深AUV并不適用。

全海深AUV的定位與通信依靠水下的水聲定位和通信系統，其覆蓋范圍有限，故必須保證全海深AUV下潛過程中偏移距離較小。全海深AUV下潛過程中的偏移主要來源于AUV載體的縱傾，縱傾會使全海深AUV產生縱向速度，從而產生縱向偏移。因為海流在垂向分布范圍很小，故海流的干擾造成AUV載體的位置偏移較小。全海深AUV下潛過程中的縱傾來源兩方面：(1)AUV載體水動力布局在縱向不對稱；(2)AUV載體各部分結構材料和形狀分布不均勻造成下潛過程中浮力變化不均勻，導致浮心與重心不在一條垂線上。此兩種因素在全海深AUV設計時候均無法排除，故無法保證全海深AUV在下潛過程中保持無縱傾狀態。為了保證全海深AUV載體安全作業，沒有任何外界干擾下的AUV載體的縱傾角應該很小，全海深AUV載體在小傾角狀態下無法保證縱向偏移方向與傾角方向有必然聯系。所以，需要在保證有適當縱傾的情況下保證全海深AUV載體在下潛過程中縱向偏移距離在合理范圍內。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高全海深AUV的安全性的全海深AUV折線式下潛控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：

步驟一：在海面完成全海深AUV所配置慣導的對準和標定，獲得全海深AUV初始位置A(x₀,y₀,0)；

步驟二：將壓載掛在全海深AUV中縱剖面處，使全海深AUV保持一個縱傾角θ；

步驟三：釋放所述全海深AUV，使其在全海深AUV所攜帶壓載的作用下無動力以縱傾角θ下潛；

步驟四：實時記錄全海深AUV配置的深度計輸出的深度信息depth和慣導輸出的全海深AUV實時位置信息，計算全海深AUV的實時縱向運動距離s；

步驟五：比較全海深AUV實時縱向運動距離s與全海深AUV下潛過程中允許最大縱向偏移距離l的大小，若滿足s≥l，則控制全海深AUV轉艏180°，使全海深AUV反向縱傾下潛，反之，繼續使其保持原來運動方向；