[發明專利]一種多個自主式水下航行器協同作業防碰撞方法及系統

有效

• 申請號: 202110755754.8
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113486445B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 陳路;肖志偉;朱小龍;楊睿;張金
• 申請（專利權）人: 湖南國天電子科技有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;B63B43/18;G06F111/10
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明提供一種多個自主式水下航行器協同作業防碰撞方法及系統，方法包括以下步驟：選取任意兩個自主式水下航行器，簡化自主式水下航行器的形狀，計算兩個水下航行器首尾部球心的距離，進而得到兩個航行器首尾部間的距離，將得到的兩個航行器首尾部間的距離與防碰撞安全系數值比較，并確定是否調整兩個水下航行器的航向，若需要調整航向則進一步計算兩個航行器軀體間軸線間最小距離d_min，進而得到兩個航行器膠囊體之間的最小距離，并再次與防碰撞安全系數值相比較，確定是否需要調整航向；繼續選擇剩余其他的水下航行器中的任意兩個重復上述步驟，避免多個自主式水下航行器協同作業時所有的自主式水下航行器在航行中碰撞情況的發生。

技術領域

本發明屬于水下航行避撞技術領域，具體涉及一種多個自主式水下航行器協同作業防碰撞方法及系統。

背景技術

水下自主式水下航行器(又稱AUV)，能夠在某一單獨海域完成水底勘察、水文要素獲取、打撈救援等人類無法親自實現的特殊任務。隨著AUV的廣泛使用，它極大地拓展了人類探索的空間。同時，單AUV水下作業時，工作效率和工作局限性逐漸暴露。水下多AUV系統組群應用，越來越成為一種選擇趨勢，多AUV協同作業具有高度的并行性、冗余性，通過水下合作協調，可完成更為復雜的水下作業任務，大大提高了工作效率和探測目標的幾率。隨著多AUV協同作業的發展，水下 AUV之間存在相互碰撞的風險，如發生碰撞事故，直接導致工作任務無法完成，以及因AUV本身價格高昂造成的巨大經濟損失。因此，急需一種多自主式水下航行器協同作業防碰撞系統及方法，以解決上述不足。

發明內容

針對當前多水下AUV集群作業時，存在碰撞的風險。本發明提出的一種多個自主式水下航行器協同作業防碰撞方法及系統，可防止多AUV集群系統航行工作中，避免發生相互碰撞，本發明提供一種多個自主式水下航行器協同作業防碰撞方法和系統。

本發明提供如下技術方案：一種多個自主式水下航行器協同作業防碰撞方法，包括以下步驟：

S1：選取多個自主式水下航行器中的任意兩個自主式水下航行器，作為第一水下航行器和第二水下航行器；

S2：簡化所述自主式水下航行器的形狀，將所述自主式水下航行器的首部和尾部簡化為半球體；確定第一水下航行器首部球心的坐標O_A為( x_A,y_A,z_A)、第一水下航行器尾部球心的坐標O_C為(x_C,y_C,z_C)、第二水下航行器首部球心的坐標O_B為 (x_B,y_B,z_B)、第二水下航行器尾部球心的坐標O_D為(x_D,y_D,z_D)；令第一水下航行器首部和尾部的半球體半徑均為r₁，第二水下航行器首部和尾部的半球體半徑均為r₂；

S3：計算第一水下航行器的首部球心與第二水下航行器的首部球心和尾部球心的距離：D_AB、D_AD；并計算第一水下航行器的尾部球心與第二水下航行器的首部球心和尾部球心的距離：D_CB、D_CD；

S4：根據所述步驟S3得到的D_AB、D_AD、D_CD、D_CB，計算第一水下航行器首部球體與第二水下航行器首部和尾部間的距離：ΔAB、ΔAD，并計算第一水下航行器尾部球體與第二水下航行器首部和尾部間的距離：ΔCB、ΔCD；