AUV水声导引定位回收技术研究

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坞舱搭载AUV回收过程中对线控位技术的研究的开题报告

坞舱搭载AUV回收过程中对线控位技术的研究的开题报告

坞舱搭载AUV回收过程中对线控位技术的研究的开题报告一、研究背景:在深海勘探中,水下机器人成为了一种必要的工具。

在这些机器人中,自主水下机器人AUV(Autonomous Underwater Vehicle)具有独特的优势,如能够自主控制、具有较高的工作效率、可携带多种传感器等。

然而,AUV本身也存在一些问题和局限。

例如,在任务完成后,AUV需要回收到坞舱或其它集中控制地进行检修或充电。

而回收过程中,AUV需要保持与母船或集中控制地的连通性,以便进行传输、充电等操作。

为了实现这一目标,需要采用线控位技术对AUV进行回收。

目前,线控位技术已广泛应用于AUV的回收过程中,其中不乏一些优秀的设计。

然而,在实际的回收过程中,不同的任务场景和舵机等设备的质量差异可能会对线控位的效果造成不同程度的影响。

因此,有必要对AUV的线控位技术进行进一步的研究和优化,以提高AUV的回收效率和准确率。

二、研究内容:本次研究的主要内容是对AUV回收过程中的线控位技术进行研究和优化。

具体研究内容包括:1. 对线控位的特征进行分析,包括传感器、算法和控制等方面,并结合实际任务场景进行优化设计。

2. 对舵机设备进行分析和测试,构建回收系统模型,并通过仿真实验来验证关键参数的影响。

3. 通过实验验证线控技术的有效性和稳定性,在不同的任务场景和环境中进行测试,并进行数据分析和整理。

三、研究意义:本次研究对改进和优化AUV的线控位技术具有重要的意义。

通过对线控位的分析和优化设计,可以提高AUV回收的准确率和效率,降低维护成本,进而提高勘探效率和成果。

此外,本次研究的成果还可以为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。

四、研究方法:本次研究采用仿真和实验相结合的方法。

首先,在计算机上构建回收系统的仿真模型,通过调整关键参数来验证其对线控位的影响。

其次,根据仿真结果,进行实际测试和数据采集,并对测试数据进行分析和整理。

五、预期成果:本次研究预期达到的主要成果有:1. 提出可实施性的线控位优化方案,该方案能够显著提高AUV回收的准确率和效率。

基于人工势场的潜艇搭载AUV回收路径规划

基于人工势场的潜艇搭载AUV回收路径规划

0 引 言
自主水 下 航行 器 ( A u t o n o mo u s U n d e r w a t e r V e h i — c l e , A U V) 具有低成本 、 高 自主性 、 隐 蔽 性 好 及 机 动
G AO J i a n, L I U C h a n g - x i n, L I Yo n g - q i a n g
( S c h o o l o f M  ̄ i n e E n g i n e e r i n g , N o r t h w e s t e r n P o l y t e c h n i c a l U n i v e r s i t y , X i ’ 帆7 1 0 0 7 2 , C h i n a )
Vo 1 . 4 0. No. 7
火 力 与 指 挥 控 制
F i r e C o n t r o l &C o mma n d C o n t r o l
第ห้องสมุดไป่ตู้ 0卷
第 7 期
J u l , 2 0 1 5
2 0 1 5年 7月
文章编号 : 1 0 0 2 — 0 6 4 0 ( 2 0 1 5 ) 0 7 - 0 0 0 4 - 0 4
关键词 : 自主水下航行 器, 自主回收, 人工势场 , 局部极小点
中图分类号: T J 6 ; T P 2 7 3 文 献 标 识码 : A
Ar t i ic f i a l Po t e n t i a l F i e l d Ba s e d o n P a t h P l a n n i n g o f a n AUV Do c k i n g t o S u b ma r i n e

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究
第 1 5卷第 8 期
2 1年 8月 01
文 章 编 号 :1 0 — 2 4 2 1 0 ~ 8 7 0 0 7 7 9 ( 01 ) 8 0 3 — 7
船舶 力 学
J u n l fS i c a is o r a hp Me h n c o
V0。 5 11 No 8 .
t e po e d g e ft e A UV.Th r fr ,t e AUV a o l t he u de a e e o e y h s e r e o h eeoe h c n c mp ee t n r trr c v r . w
Ke o d : uo o o s n e ae e i e( U )ds re q i e fh u maiemo o ; yw r s A tn m u d r tr hc A V ; i ub dl udf l o esb r t n U w V l t i id t n i
a d t d lfr c l u a i g d sur d f r e c us d b he s bma i t n wa sa ls e h o h p n he mo e o a c l tn it be o c a e y t u rne mo i s e t b ih d t r ug c- o
Au .2 g 011
AUV水 下 回收 过 程 中的 操 纵 性 仿 真 研 究
杜 晓旭 ,宋保 维 ,潘 光
( 北工业大学 航海学院 , 安 707 ) 西 西 】0 2
摘 要 : 建 立 自主 水 下 航 行 器 ( 在 简称 A V) 自由度 运 动 模 型 的基 础 上 , 于 势 流 理 论 建 立 了 潜 艇 运 动 扰 动 流 场 U 六 基

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究杜晓旭;宋保维;潘光【摘要】The three-dimensional motion model of an autonomous underwater vehicle (AUV) was built up, and the model for calculating disturbed force caused by the submarine motion was established through potential liquid theory. Then a numerical example simulating the maneuverability of the AUV underwater recovery was given. The simulation results show preliminarily that the disturbed liquid field of the submarine motion has obvious effect to the depth and the transverse displacement of the AUV, and has little effect to the pose degree of the AUV. Therefore, the AUV can complete the underwater recovery.%在建立自主水下航行器(简称AUV)六自由度运动模型的基础上,基于势流理论建立了潜艇运动扰动流场对AUV 扰动力的计算模型,并对回转体AUV在回收时靠近潜艇过程中的操纵性进行了仿真,仿真结果显示,AUV在靠近潜艇的过程中,潜艇扰动流场对AUV深度和侧向位移有较大的影响,而对姿态角的影响较小,因此,回转体AUV可以稳定地完成水下的回收运动.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2011(015)008【总页数】7页(P837-843)【关键词】自主水下航行器;潜艇运动扰动流场;回收【作者】杜晓旭;宋保维;潘光【作者单位】西北工业大学航海学院,西安 710072;西北工业大学航海学院,西安710072;西北工业大学航海学院,西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TJ63目前自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)在军事海洋技术、海洋科学技术考察、海底勘探、管路检修、海底打捞、油田勘探等多个领域具有广泛的应用。

浅谈大型AUV的布放回收

浅谈大型AUV的布放回收

号船为例,介绍了AUV的布放回收系统,通过对布放回收系统的组成、结构和功能分析,以及应用过程中出现问题,为大型AUV布放回收系统的使用、维护和保养等提出建议,同时也可以为今后AUV布放回收系统的设计作为参考。

关键词:自主式无缆潜航器 AUV 搜寻救助 布放回收自主式无缆潜航器(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)作为水下搜寻和探测的主要设备之一,其布放和回收是整个作业过程中最关键也是最容易发生安全事故的环节。

目前国内外大型AUV一般采用滑道式布放,配合水下自动对接技术进行回收。

由于该类型的布放回收装置特别依赖水面船只的支持,需要为AUV 配置专门的作业母船,一般搭载在科考船上协同其他深海设备作业来实现水下探测。

而对于深海、远海搜寻救助作业的大型 AUV,专门配备作业母船将耗费大量人力、物力和财力。

因此,选择一种合适的布放回收系统,在满足深远海搜寻救助作业需求的同时,提高 AUV 布放回收效率、避免回收过程不必要的风险,对于深远海搜寻设备使用人员来说具有重要的意义。

本文结合自主式无缆潜航器(AUV)在深远海搜寻救助领域的应用,以“南海救102”号船尾部A架作为水面支持设备,浅谈大型AUV的布放回收。

1.布放回收系统组成AUV布放回收系统主要包括:A型架、缓冲对接头、液压牵移装置、布放脱钩器、回收浮体和甲板抓钩发生器。

1.1A架A形架具备良好的通用性,适合AUV、ROV等各种潜航器及水下作业设备的布放回收,具有强度大、耐冲击、操作简便、安全可靠等优点,而且其结构空间大,可根据不同作业设备需求配置和安装各种辅助设施、保护装置等。

根据不同AUV的不同结构特点和使用要求,与之适应的A形门架也呈现不同的形式,收放作业能力从几百公斤到数十吨不等。

AUV布放回收示意图如图1所示。

1.2缓冲对接装置缓冲对接装置上主要包括主起吊绞车、回转机构和抗摇摆阻尼油缸,具备调整潜航器布放角度、抗震和防摇摆等功能,能实现潜航体安全、平稳的布放回收。

水翼法推进的仿生AUV研制及实验

水翼法推进的仿生AUV研制及实验

水翼法推进的仿生AUV研制及实验随着科技的不断发展,水下机器人在海洋资源勘探、教育、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。

而仿生学作为一门跨学科综合性的学科,也在水下机器人研究中得到了广泛应用。

本文介绍的是一种采用水翼法推进的仿生AUV,包括其研制过程和实验结果。

一、研制过程1. 设计原理仿生学中的鱼类水平移动是通过振动鳍鳍膜来完成的。

水翼法推进是将鱼类水平移动的原理转化为机械运动,使用机械运动来模拟水动力学,以提高AUV的效率。

水翼法推进采用两片水翼齐刻,倾斜角度相对大的设计,同时采用对称式,使得AUV的灵活性更高。

通过控制两片水翼的相位差,从而达到前后推进和转变航向方向的效果。

2. 实验过程在研发过程中,我们采用仿真软件对AUV进行设计和仿真。

首先,我们建立了AUV三维模型,并将水翼法推进的结构设计进去。

然后,通过改变水翼的相位差和倾斜角度等参数,在仿真软件中进行模拟实验。

最终获得了合适的设计参数。

接下来,我们开始进行实际的试验。

在试验过程中,我们选择了一个足够大的水池,并将AUV放入水池中。

通过遥控,我们控制了AUV的前后推进和左右方向的调整,并测量了其运动速度、转向精度等性能指标。

实验结果表明,我们的水翼法推进AUV可以通过相位差的控制,轻松地实现前后推进和转变方向的操作,而且具有高速度、更好的灵活性和稳定性等优点。

二、实验结果经过实验,我们获得了以下几点成果:1. 水翼法推进的仿生AUV结构设计得到实现。

2. 实现了水翼法推进的简单控制系统。

3. 实验结果表明,水翼法推进的仿生AUV可以实现较高速度、稳定性和优秀的灵活性。

通过本次实验,我们进一步验证了水翼法推进在仿生AUV中的应用优势,这对于进一步推进水下机器人的研发将具有一定的意义。

在水翼法推进的仿生AUV研制及实验中,需要对相关数据进行采集和分析,以评估其性能表现。

以下将列出所涉及到的数据并进行分析。

1.速度数据在实验中,我们通过计时器和距离测量仪器,测量了水翼法推进的仿生AUV运动的速度。

AUV 精确定位技术研究

AUV 精确定位技术研究

AUV 精确定位技术研究AUV(Autonomous Underwater Vehicle)是一种自主水下机器人,通常用于水下勘探、海底地形测绘、救援等领域。

在大海深处,AUV需要具备高精度的定位能力,以确保它能够到达指定的目的地、避开海底障碍物并完成任务。

因此,精确定位成为AUV技术研究的重要方向之一,本文将从多个方面探讨这一主题。

一、定位技术概述AUV定位技术有很多种,主要包括声纳定位、惯性导航定位、星导航定位、视觉技术定位等。

不同的定位技术在应用场景和准确度上存在差异,下面将分别介绍各种定位技术的优缺点。

声纳定位:是指通过声波在水中的传播来测量声源与接收器的距离、方向等信息,从而确定AUV当前的位置。

该技术准确度较高,但受到海水温度、盐度、流速等自然因素的影响较大,同时声纳在水下环境中易受到噪声干扰,应用范围受限。

惯性导航定位:是通过安装陀螺仪和加速度计等传感器设备,记录AUV运动状态和姿态信息,进而实现定位。

该技术可以在水下环境中独立作业,定位准确度较高,但会受到累计误差的影响,需要不断地进行误差补偿。

星导航定位:是通过信号接收器接收卫星发射的信号,进行测量和计算,得出AUV的位置信息。

该技术定位准确度高,应用范围广,但在水下环境中受到信号衰减、多径效应等影响,无法实现精确的三维定位。

视觉技术定位:是通过安装相机等光学设备,对水下环境进行拍照或录像,利用图像处理算法进行位置估计,实现定位。

该技术可以实现高精度的三维定位,但在水下环境中,光线传播受限,画面模糊、失真等问题需要克服。

二、精确定位技术综合应用AUV精确定位技术变革发展迅速,但不同的技术往往需要相互协作,以实现更高水平的精度和可靠度。

在大海深处,声纳定位和惯性导航定位是一种应用广泛的组合,可以通过安装两个或多个声纳和多传感器,使用卡尔曼滤波等算法,来实现高精度的三维定位。

这种组合可以在精度和成本之间找到一个比较好的平衡点,可以满足各种应用场景的需求。

AUV协同导航定位算法研究

AUV协同导航定位算法研究

AUV协同导航定位算法研究AUV(自主无人水下车辆)是一种具有自主控制和导航定位功能的智能水下机器人。

在实际应用中,多个AUV之间需要协同工作,实现各自的任务目标。

协同导航定位算法是AUV协同工作的关键之一,在AUV探索和监测海洋环境、搜索和打捞等许多应用领域具有广泛应用前景。

本文主要介绍AUV协同导航定位算法的研究现状及关键技术。

AUV协同导航定位算法的研究现状AUV协同导航定位算法是当前AUV导航定位领域的研究热点之一。

目前已经有很多研究成果,主要包括三种方法:基于测距设备、基于机器视觉以及基于声纳的协同导航定位算法。

其中,基于测距设备的算法主要利用AUV上搭载的超声波、激光器等测距设备,进行相互距离测量,以确定各个AUV之间的位置关系。

这种方法实现起来简单,但对设备和环境的要求较高,且精度难以满足高精度要求。

基于机器视觉的算法是利用AUV上搭载的摄像头对周围的环境进行采集,经过处理后提取出目标物体的位置信息。

这种方法实现起来较为复杂,但对环境的要求较低,且可以实现较高的精度。

基于声纳的算法是利用AUV上搭载的各种传感器感知水下环境,根据声强数据实现声学跟踪,通过计算声反演得到AUV 之间的位置关系。

这种方法适用性较广,但需要处理大量的声数据,计算量较大,需要相对较高的计算能力。

关键技术协同导航定位算法的研究需要解决的关键技术包括:合理的多机构构型设计、协同目标检测及跟踪、多机构位置信息共享和整合等方面。

在多机构构型设计方面,需要考虑AUV间的距离、角度及相对于目标的位置等因素,以达到最佳的协同效果。

协同目标检测及跟踪需要实时提取目标的位置、速度、方向等信息,以便AUV之间实现协同导航。

多机构位置信息共享和整合需要实现AUV之间的信息交流,共同确定位置、速度和方向等信息,以实现精确的协同导航。

未来展望目前,AUV协同导航定位算法的研究还存在一些困难和挑战,如AUV间信号通信的实现、多机构的运动控制和路径规划、复杂环境下导航精度的提高等问题。

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设应 答器的坐标为 T x , , 4 (,z 有 个水 听器 , 2 位于边长 Y) T, , T 为 2 ,b a 2 的矩形顶点 ,设它们与应答器之 间的距离 分别 为 R , : , 2 短 基 线 声 纳 导 引定 位 系统 , R R。 4如图 1 所示 。 水声导引定位系统即短基线声纳 导引定 位系统在 A V回收中的 U 安装及导引定位示意图如下图所示 :



R =6 : 4, ,
解为: :
( 7 尺坷44 , 1) 3 z6 - z : ,
(8 1) —
09 -)
向与回收平 台艏 向的夹角 。
6a
2 2 2 2
8 6
(- O 1 l)
位 系统原理P 提出了一种基 于短基线水声定位的方法 该短 基线系 距离 R l 设 中心的问答器与应答器 的信号往返时间为 T, n问答 器到应答器 统 由安装在 A V各水听器的信号传 输时间为 t则有 : ; ,
1 短基线水声定位系统原理
随 着 海 洋 资 源 的 开 发 。无 人 潜 航 器 (u n m u U d ra r A t o o s new t o e ; 一 )( 6 ] ( , ) 一, 一 ( 1 14 —) V h l, eie简称 A V技 术越来越受到人们 的关注i在最 近几年 中得到 c U) l 1 . 了迅速发展。尤其是为满足应用需求 , A V在水下的作业时间 、 对 U 作 利用 4 个值的平均可得到深度的均 值, ; — "2g"4 ( 1) 即, g— ~I 1 5 = l " 3Z l+ ' '  ̄ " — 业内容 和续航 能力提 出了更高 的要求 。由于 A V在水下的活动时间 U 若 只收到 3 个信号 , 例如 123 ,, 号收到信号 , 只能利用 式(- ) 则 11 主要受 自 携带 的能源 的限制 。 A V完成 某一任务后 . 身 当 U 通常需要 回 13 求解 。 收到母 艇 , 以便补充 能源 、 回放数据和下 载新的使命任务 。因此近几 和式 (- ) 年 ,U A V水下 回收 技术成 为 A V的研究前 沿 和关键 技术 之一 。当 U 此时 : : (— 6 1 1) y : (— 7 1 1) A V在大深度海底工作时 ,U U A V的布放与 回收相当困难 。 若作业海域 海况较差 , 回收过程会增加一定的风险。 为了提高水下作业时间 、 工作 深度均值可用 3 个值 得到, : — " Z 即 ; Z—2 3 = 1Z- t一 't - ( 1) 1 8 - 效率 和降低风险 , 国科学家研究出了不 同结构 、 各 形状各异 的 A V水 U j 下 回收系统日 。 解出的位置是相对 于船坐标 系的 采用应答器 时 , 了解得 应答 器位置 x , 首要任 务是确定各个 为 'z Y, 为了提高 A V水下回收定位 的准确 度 ,本文依据 短基线水声定 U
AUV
即 。 一) 一 孚 T o
(— 9 1 1)

答器
图 2 短基 线声纳定位 系统示意图 该 系统由以下几个 部分组成 : 短基线基 阵 ( 4个水 听器 T 、。 。T 、 、 T )1 |, 个应答器和 1 个信标 。短基线基阵由 4 水听器组成一个边长 个 为 1 m 1 m的方阵 . . *. 5 5 4个水 听器分别位 于方阵 的 4个 顶点上 ,其 中 图 1 短基线声纳定位原理图 T 安装在 A V艏 向方 向,并且其有钢 印标 记的一侧面 向 A V艏 1 U U 向. 另外两个水听器 T、 安 装在另一侧 。 2 其有钢印标记的一侧亦面 向 对现在有一个水 听器的冗余 , 考虑声线弯 曲时 , 不 有几何关系司 A V艏 向, 个水听器 T、】 T俯视为顺 时针 方向,其辐射面面 向 U 4 0 ’B、3 1、 得到定位方程 : 水底并共 面。 实物安装图见 图 3 】 ( 。应答器和信标 安装在 回收平 台上 , a 2 ( )+ 6 ( ) (- ) R2 ( )+ , 6 11 2 (一 ) = , (- ) 应答器安装在平 台首部 , 1 2 信标安装在尾部 , 其辐射面都面 向水面 , 实物 2 ( 、 (。 b ) (+ )+ 6 。 ( )把 (- ) 13 4 (+ )+ y b 2 。 (- ) = (- ) 安装 图分别见 图 3 )图 3c 1 4 其定 位流程为 : 由声 学定位系统 向应答 器发 出询 问信 号 , 先 应答 消去z Z ( 5 R :4 得到:2 . = 1 ) : = 4 - ( 6 器检测 到该询 问信号后 回复定位信号 . 1) - 处理机系统再 由此解算得到应 答器在基 阵坐标 系下的坐标( F Y ,F , X , F Z )然后通过计 算得到 A V艏 U
21 年 01
第 2 期 3
。科教前沿0
科技信息
A V水声导引定位回收技术研究 U
赵 海斌 ( 牡丹 江市桦 林佳 通 轮胎公 司 黑龙 江 牡丹 江 173 ) 0 2 5
【 要 】 对 A V 回收过程 中定位不准 问题 , 摘 针 U 文章提 出了 一种基 于短基 线水声定位的方法 . 通过水声导 引将远距 离的 A V导 引到 回收 U 平 台, 实现对 A V的回收。水池试验结果表明 , U 该方法能够有效提 高 A V水 下回收的准确度 , 而较理 想实现 A V的水下回收。 U 从 U 【 关键词】 u 短基 线; A v; 水声定位 ; 下回收 水
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