小型AUV动力定位建模与控制仿真

伴随着水下潜航器的进一步深入研究,AUV产品正朝着小型化、民用化的方向不断发展。以小型AUV为研究对象的水动力性能分析、路径规划、水下通信等问题成为AUV产品设计的核心所在。本文基于ITTC双参数波浪谱及漂移力计算公式,在Matlab中建立不规则波浪仿真模型,对AUV运动规律进行预测。搭建动力定位控制系统Simulink模型,基于粒子群算法优化PID控制器参数,对AUV进行定位控制研究。成功模拟小型AUV的工作水环境并搭建动力定位仿真台架,实现AUV的定位控制,为AUV水动力性能试验及动力定位系统的软硬件设计创造了条件,为小型AUV产品的设计实现奠定基础。

小型AUV研制策略分析

综述了国内外小型AUV发展与应用现状,提出了相应的性能要求,重点从型体、推进器、电机选配以及性能测试等方面对小型AUV研制策略进行了分析,并根据当前现状探讨了小型AUV技术发展趋势,为后续装备的研制和测试提供理论指导和方法借鉴。

基于SRUKF的模型辅助AUV惯性导航系统

小型水下自主航行器(AUV)空间小、功耗低,传感器布置有限,且AUV运动方程高度非线性,传统扩展卡尔曼滤波(EKF)易发散,多传感器数据融合的传统惯性导航方案难以实现。本文利用AUV数学模型进行辅助,设计了基于平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)的惯性导航系统。利用AUV运动特性计算得到角速度、加速度等信息,融合六轴加速度传感器信号,实现导航系统误差补偿。通过半实物实验和Matlab仿真实验,验证该导航系统可行性。结果表明,该导航系统相比EKF滤波方案精度高、稳定性好,能够满足小型AUV导航定位需求。

基于视觉传感器的小型多AUV系统队形排列

针对海底体积较小(或彩色)目标物体的搜索,基于视觉传感器的多AUV系统成为一个研究热点.为构建一个给定队形(平面金字塔队形),将系统中的同构小型AUV单元有序地集合在一起,基于视觉传感器得到的相对位置及罗盘得到的全局方位,提出一种基于局部位置的队形控制方法.该控制算法包含两部分:1)采取邻居互查机制以区分AUV身份ID;2)提出复杂度为O(n log n)的避碰策略,优化平面金字塔队形的位置与姿态,并为每个AUV规划无交叉直线轨迹.在Blender搭建的无障碍深海仿真环境中,通过4~7个具有ROV结构的同构AUV(CISCREA)重复构建平面金字塔队形,对所提出方法的性能进行测试.仿真结果表明,所提算法具有较好的可行性与稳定性.