一種遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，可以同時(shí)發(fā)射多枚遠(yuǎn)程自主水下航行器，然后多枚自主水下航行器協(xié)同完成自航過(guò)程，提高了布放效率，而且可以最大限度降低海洋環(huán)境對(duì)遠(yuǎn)程自主水下航行器自航過(guò)程的影響。本發(fā)明涉及的自主水下航行器只需要利用水聲測(cè)距和測(cè)向獲得鄰雷的相對(duì)距離、方位以及航向信息，然后采用人工勢(shì)場(chǎng)和控制矢量的分布式控制方法即可實(shí)現(xiàn)自主水下航行器的協(xié)同航行：在指定水深，各個(gè)自主水下航行器將實(shí)現(xiàn)相同的航向，理想的相對(duì)距離協(xié)同航行到達(dá)障礙區(qū)域。
【專利說(shuō)明】-種遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自主水下航行器領(lǐng)域，具體設(shè)及一種遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布 放控制方。

【背景技術(shù)】
[0002] 自主水下航行器是水下無(wú)人航行器的一種。水下無(wú)人航行器技術(shù)無(wú)論在軍事上、 還是民用方面都已不是新事物，其研制始于50年代，早期主要用于海上石油與天然氣的開(kāi) 發(fā)等，軍用方面主要用于打撰試驗(yàn)丟失的海底武器（如魚(yú)雷），后來(lái)在水下航行器戰(zhàn)中作為 滅雷具得到了較大的發(fā)展。80年代末，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)、小型導(dǎo) 航設(shè)備、指揮與控制硬件、邏輯與軟件技術(shù)的突飛猛進(jìn)，自主水下航行器得到了大力發(fā)展。 由于自主水下航行器擺脫了系纜的牽絳，在水下作戰(zhàn)和作業(yè)方面更加靈活，該技術(shù)日益受 到發(fā)達(dá)國(guó)家軍事海洋技術(shù)部口的重視。
[0003] 由于遠(yuǎn)程自主水下航行器在自航過(guò)程中需要航行相當(dāng)長(zhǎng)的距離才能抵達(dá)預(yù)定的 工作區(qū)域，在復(fù)雜的海洋環(huán)境里各種因素所引起的水下航行器航行誤差較大，所W本發(fā)明 提出一種遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，潛艇可W同時(shí)發(fā)射多枚自主水下航 行器，然后多枚水下航行器協(xié)同完成自航過(guò)程，提高了布放效率，而且可W最大限度降低海 洋環(huán)境對(duì)自主水下航行器自航過(guò)程的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布 放控制方法，為最大限度減弱海洋環(huán)境對(duì)單枚自主水下航行器自航過(guò)程的影響，并且提高 布放效率。
[0006] 技術(shù)方案
[0007] 一種遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，其特征在于步驟如下：
[0008] 步驟1 ;根據(jù)測(cè)得的鄰雷距離，生成水下航行器人工勢(shì)場(chǎng)力；

【權(quán)利要求】
1. 一種遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，其特征在于步驟如下： 步驟1:根據(jù)測(cè)得的鄰雷距離，生成水下航行器人工勢(shì)場(chǎng)力：
，其中噸為期望的相對(duì)距離，di為第i個(gè)鄰居的距離，S、0 為相關(guān)參量； 步驟2、生成控制矢量： 用于自主水下航行器相對(duì)距離的調(diào)整的水下航行器接近控制矢量P:根據(jù)測(cè)得的鄰水 下航行器方位角和水下航行器人工勢(shì)場(chǎng)力，生成基于距離和方位角的水下航行器接近控制 矢量：
，其中：\為鄰水下航行器數(shù)量，0i為第i個(gè)鄰水下航行器的 方位角； 用于水下航行器水平航行方向的一致的水下航行器對(duì)齊控制矢量A:根據(jù)各個(gè)鄰水下 航行器的航向生成水下航行器對(duì)齊控制矢量
，na為鄰水下航行器數(shù) 量，其中：9i為第i個(gè)鄰水下航行器航向的相對(duì)角度； 用于所有水下航行器朝著目標(biāo)方向航行的水下航行器目標(biāo)控制矢量G:根據(jù)目標(biāo)位置 的方向，生成水下航行器目標(biāo)控制矢量
，其中：9 g為目標(biāo)區(qū)域在焦點(diǎn)水 下航行器載體坐標(biāo)系的角度； 步驟3 :將水下航行器接近控制矢量P、水下航行器對(duì)齊控制矢量A和水下航行器目標(biāo) 控制矢量G進(jìn)行加權(quán)相加，得到水下航行器控制矢量F:F=aP+|3A+yG，其中：a、|3、y 是加權(quán)系數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)各個(gè)水下航行器水雷保持理想的相對(duì)距離、以一致的水平航行方向 共同朝著目標(biāo)位置方向航行； 步驟4:根據(jù)水下航行器控制矢量F，生成水下航行器的前進(jìn)速度u和角速度《 :
，其中：Fy、Fx是控制矢量F在水下航行器縱向和橫向的分量，XpX2、U是相 關(guān)系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，其特征在于：所 述S取值在1到10之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，其特征在于：所 述〇取值在1到5之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，其特征在于：所 述a、0、Y取值都在1到10之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，其特征在于：所 述XpA2取值在0. 1到5之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述遠(yuǎn)程自主水下航行器的多載荷布放控制方法，其特征在于：所 述U取值在0. 1到1之間。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK104503461SQ201410759071
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】劉明雍, 武小金, 董婷婷, 許寶貴, 高沛林, 閆闊 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)