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滑道式回收UUV前的航路实时规划方法研究
| 论文题名： | 滑道式回收UUV前的航路实时规划方法研究 |
| 关键词： | 无人水下航行器;滑道式回收;实时航路规划;导航误差 |
| 摘要： | 无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,简称UUV)回收技术是UUV执行多样性使命任务的重要保障,滑道式回收技术适用于较复杂的水面回收作业环境。在滑道式回收UUV前,要求UUV由出水点自主航行到母船尾部,并且要求在到达母船尾部时具有一定的艏向。出水点因导航误差引起的随机性及母船克服环境作用的相对运动,导致了回收航路难以确定。为此,提出了滑道式回收UUV实时航路规划方法。 本文通过分析滑道式回收UUV的工作过程特点,将由出水点到母船尾部的航路规划问题分解为回收前海流影响下的全局航路规划问题、动态障碍物区域的局部航路规划问题和母船尾部航路规划问题。综合考虑这三个问题,提出了滑道式回收UUV实时航路规划方法。本文主要研究内容如下: 首先,针对回收前海流影响下的全局航路规划问题,采用A*算法实现多约束条件下的全局回收航路规划。考虑到所规划航路的适航性,采用Bezier曲线进行拟合,获取平滑航路。分别设计定常流和涡流环境下的全局回收航路规划仿真实验,验证方法的可行性。 其次,针对回收前动态障碍物区域的局部航路规划问题,通过改进人工势场法实现局部回收航路规划。考虑到海流对UUV运动的影响,将其引入人工势场模型,利用势场中UUV所受的合力完成航路规划。分别设计定常流和涡流环境下的局部回收航路规划仿真实验,验证方法的可行性。 再次,为满足母船尾部航路规划对航路末端艏向的要求,提出回收航路末端导引方法予以实现。依据UUV的自身特性,设定母船尾部的可航行半圆弧航路,实时导引UUV至半圆弧上的目标点,进而使UUV沿半圆弧航路以指定艏向航行到母船尾部。设计母船不同航向航行情况下的尾部航路规划仿真实验,验证方法的可行性。 最后,基于回收前海流影响下的全局航路规划方法、动态障碍物区域的局部航路规划方法和回收航路末端导引方法,设计滑道式回收UUV实时航路规划算法,协调三种规划方法实现回收前全过程的实时航路规划。并通过不同的案例,验证该算法的性能。仿真结果表明:本文设计的算法能够有效地进行由出水点到母船尾部的航路规划,并且对由导航误差引起的随机出水点具有较强的适应性。 |
| 作者： | 孙海涛 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 严浙平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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