滑道式回收UUV前的航路實(shí)時(shí)規(guī)劃方法研究.pdf

1、無人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,簡稱UUV)回收技術(shù)是UUV執(zhí)行多樣性使命任務(wù)的重要保障,滑道式回收技術(shù)適用于較復(fù)雜的水面回收作業(yè)環(huán)境。在滑道式回收UUV前,要求UUV由出水點(diǎn)自主航行到母船尾部,并且要求在到達(dá)母船尾部時(shí)具有一定的艏向。出水點(diǎn)因?qū)Ш秸`差引起的隨機(jī)性及母船克服環(huán)境作用的相對(duì)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致了回收航路難以確定。為此,提出了滑道式回收UUV實(shí)時(shí)航路規(guī)劃方法。
　　本文通過分析滑道式回收U

2、UV的工作過程特點(diǎn),將由出水點(diǎn)到母船尾部的航路規(guī)劃問題分解為回收前海流影響下的全局航路規(guī)劃問題、動(dòng)態(tài)障礙物區(qū)域的局部航路規(guī)劃問題和母船尾部航路規(guī)劃問題。綜合考慮這三個(gè)問題,提出了滑道式回收UUV實(shí)時(shí)航路規(guī)劃方法。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,針對(duì)回收前海流影響下的全局航路規(guī)劃問題,采用A*算法實(shí)現(xiàn)多約束條件下的全局回收航路規(guī)劃。考慮到所規(guī)劃航路的適航性,采用Bezier曲線進(jìn)行擬合,獲取平滑航路。分別設(shè)計(jì)定常流和渦流環(huán)境下的全

3、局回收航路規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證方法的可行性。
　　其次,針對(duì)回收前動(dòng)態(tài)障礙物區(qū)域的局部航路規(guī)劃問題,通過改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法實(shí)現(xiàn)局部回收航路規(guī)劃?？紤]到海流對(duì)UUV運(yùn)動(dòng)的影響,將其引入人工勢(shì)場(chǎng)模型,利用勢(shì)場(chǎng)中UUV所受的合力完成航路規(guī)劃。分別設(shè)計(jì)定常流和渦流環(huán)境下的局部回收航路規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證方法的可行性。
　　再次,為滿足母船尾部航路規(guī)劃對(duì)航路末端艏向的要求,提出回收航路末端導(dǎo)引方法予以實(shí)現(xiàn)。依據(jù)UUV的自身特性,設(shè)定母船尾部的

4、可航行半圓弧航路,實(shí)時(shí)導(dǎo)引UUV至半圓弧上的目標(biāo)點(diǎn),進(jìn)而使UUV沿半圓弧航路以指定艏向航行到母船尾部。設(shè)計(jì)母船不同航向航行情況下的尾部航路規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證方法的可行性。
　　最后,基于回收前海流影響下的全局航路規(guī)劃方法、動(dòng)態(tài)障礙物區(qū)域的局部航路規(guī)劃方法和回收航路末端導(dǎo)引方法,設(shè)計(jì)滑道式回收UUV實(shí)時(shí)航路規(guī)劃算法,協(xié)調(diào)三種規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)回收前全過程的實(shí)時(shí)航路規(guī)劃。并通過不同的案例,驗(yàn)證該算法的性能。仿真結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的算法能夠有