基于动态安全领域的水下机器人近底应急决策

[目的]为了保障复杂未知环境下自主式水下机器人(AUV)的安全,防止意外触底,提出AUV近底动态安全领域模型,建立分级应急响应措施。[方法]建立AUV垂直面运动模型并通过超越试验对比验证,求解主动安全领域及被动安全领域距离,建立AUV近底航行动态安全领域模型,基于该模型设计AUV应急控制系统与应急策略。基于实时纵倾和对底高度状态,计算当前及未来危险系数,通过分配权重系数求得综合危险系数,用于指导AUV应急响应决策。[结果]通过分析湖试定深和定高航行试验,当河床高度相距AUV主动安全领域边界较近时,综合危险系数与河床高度的相关性较强,反之则较弱。结果表明,AUV应急控制系统在起伏地形下作业时能减少应急决策虚警,而在近底航行作业时又能减少应急决策漏警,从而实现在复杂起伏地形下近底航行时的合理应急决策。[结论]基于垂直面运动方程建立的近底安全领域模型与应急响应策略能够用于AUV水下航行近底危险实时预测,可提高AUV水下自主航行的安全性。