一種auv自主尋底控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水下機器人技術領域，尤其涉及一種AUV自主尋底控制方法。
【背景技術】
[0002] AUV在水下執行任務時一般要經歷下潛、海底航行作業、拋載上浮等三個主要工作 階段，本發明主要針對AUV的下潛工作過程。通常情況下，AUV從海面以45°到50°的傾 角無動力下潛，當到達一定深度以后，依靠測距聲納獲取的參數來判定是否到達預定高度， 如果到達便拋載下潛壓鐵，并以定高模式航行作業。由于深度計在水下的誤差隨深度的增 加而加大，預定拋載深度與實際拋載深度存在一定偏差，同時測距聲納在實際工作過程中 作用距離有限且容易產生虛警，這有可能造成載體近海底拋載或者遠離海底拋載，前者對 載體而言是相當危險的，后者則造成載體尋底任務失敗。因此，傳統的尋底方法其安全性和 可靠性均得不到有效地保障。
【發明內容】
[0003] 為解決現有技術中存在的問題，本發明要解決的問題是提供一種AUV自主尋底控 制方法，使得AUV能夠安全、穩定、可靠地完成下潛尋底過程。
[0004] 本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種AUV自主尋底控制方法，包括 以下步驟：
[0005] AUV無動力下潛至預定深度，并拋載下潛壓鐵；
[0006] AUV在預定深度懸停，根據姿態傳感器的信息調整AUV姿態；
[0007] AUV從預定深度開始進行垂直尋底操作；
[0008] AUV到達預定高度后，開始定高航行。
[0009] 所述AUV無動力下潛過程中，根據深度傳感器判斷是否到達預定深度。
[0010] 所述AUV在預定深度根據姿態反饋信息確定懸停時間。
[0011] 所述AUV的垂向速度由深度偏差微分及垂向加速度信息積分來推算。
[0012] 所述垂直尋底操作采用自適應濾波算法，具體為：
[0013] 離散系統的狀態方程為：
【主權項】
1. 一種AUV自主尋底控制方法，其特征在于，包括以下步驟： AUV無動力下潛至預定深度，并拋載下潛壓鐵； AUV在預定深度懸停，根據姿態傳感器的信息調整AUV姿態； AUV從預定深度開始進行垂直尋底操作； AUV到達預定高度后，開始定高航行。
2. 根據權利要求1所述的一種AUV自主尋底控制方法，其特征在于，所述AUV無動力下 潛過程中，根據深度傳感器判斷是否到達預定深度。
3. 根據權利要求1所述的一種AUV自主尋底控制方法，其特征在于，所述AUV在預定深 度根據姿態反饋信息確定懸停時間。
4. 根據權利要求1所述的一種AUV自主尋底控制方法，其特征在于，所述AUV的垂向速 度由深度偏差微分及垂向加速度信息積分來推算。
5. 根據權利要求1所述的一種AUV自主尋底控制方法，其特征在于，所述垂直尋底操作 采用自適應濾波算法，具體為： 離散系統的狀態方程為：
其中，sk = hk，表示k時刻載體所在的對底高度，其初始化由深度信息結合實地海深估 算得到；uk = VkA t，Vk表示k時刻載體的垂向速度，由加速度積分得到，Λ t表示速度間隔 時間；Qk = diag(wk2)，Rk = diag(vk2)，I是單位矩陣；Zk是k時刻多普勒的測底高度值；W k 是過程驅動噪聲，Vk為觀測噪聲，Qk、Rk分別為過程噪聲和觀測噪聲的協方差矩陣。
6. 根據權利要求1所述的一種AUV自主尋底控制方法，其特征在于，在AUV自主尋底過 程中，各個傳感器對AUV的狀態進行監控，其報警過程包括狀態監測機制，即
(1) 其中％是載體動力下潛時的垂向速度，〇 k是載體離底高度的估計量偏差，hk是k時刻 多普勒的測底距離值，Iv1是k-1時刻多普勒的測底距離值，t是k時刻測底距離值的估計 值，Λ t是兩次測底之間的時間間隔，如果（1)式成立，則傳感器產生的報警有效，AUV拋載 上浮；否則，視為虛警。
【專利摘要】本發明公開一種AUV自主尋底控制方法，該發明適用于水下無人無纜潛器（AUV）在下潛過程中的尋底控制。該發明將載體下潛過程分解為無動力下潛和動力下潛兩個階段，并通過多個傳感器數據的融合，實現載體安全到達在預定的高度并順利進入探測作業。本發明操作簡單，安全實用，可有效實現AUV在下潛過程中的尋底任務，提高了AUV系統實際應用的可靠性。
【IPC分類】G05D1-10
【公開號】CN104679008
【申請號】CN201310618964
【發明人】劉鐵軍, 王飛, 劉健
【申請人】中國科學院沈陽自動化研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月27日