[发明专利]一种水下潜艇动态回收AUV过程中的安全性分析方法

说明书

本发明提供一种水下潜艇动态回收AUV过程中的安全性分析方法，首先将潜艇回收AUV的过程分为返航段、平面调整段和入坞段，通过AUV、潜艇和坞站所搭载的传感器获取对接过程中AUV当前时刻的状态信息，选取相应的安全性评价指标与阈值数据库进行对比，根据安全判定决定AUV继续对接还是执行相应的安全性措施。本发明充分考虑水下回收中存在的海流干扰、几何约束、信号延迟、无直接通信、欠驱动等问题，选择实用、有效的安全评价指标，制定安全评估方案及安全性措施，在保证回收成功率的前提下有效的分析安全性问题，避免发生危险。

技术领域

本发明涉及一种水下潜艇动态回收AUV过程中的安全性分析方法。

背景技术

智能水下无人航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)作为高技术水下无人作战平台，在情报监视与侦察、反水雷、水下救援等领域发挥了重要作用，成为美国海军重点发展的新型装备。基于潜艇搭载的AUV在执行任务过程中不与潜艇进行信息交换，只有成功回收AUV，才能下载数据，完成指定任务。

回收过程中，为保证隐蔽性，潜艇会尽量减少通过声呐与AUV主动通讯，因此潜艇上的人员无法对AUV进行实时操控与干预；AUV在回收过程中会受到洋流或潮汐运动等环境扰动的影响，潜艇也会由于环境扰动、应急战术机动(紧急避碰)等情况带来状态的突然变化，这些因素会给交会对接中的AUV和潜艇带来碰撞等安全性风险。如果AUV在回收过程中与潜艇发生碰撞，产生的辐射噪声会增加浅海水域潜艇被探测到的风险，碰撞引起的设备损害同样威胁潜艇上人员的安全。因此，AUV能够安全、自主地与运动中的潜艇对接回收对于潜艇搭载AUV执行任务至关重要。

目前对于AUV回收过程中的安全性分析，局限于路径跟踪和避碰两种基本行为，将追踪航行器是否进入目标(或障碍物)安全区域作为轨迹安全的评价指标，或者采用碰撞概率描述二者之间的碰撞危险程度，对接近轨迹的安全性缺乏有效的量化分析，且假定AUV与回收装置之间通讯是理想状态的，不符合实际情况中水声通讯存在延迟和数据丢失情况，不能准确描述交会轨迹安全性。本发明针对交会对接不同阶段选择AUV交会对接安全性评价指标，将海流干扰、几何约束、信号延迟、无直接通信、欠驱动等隐患考虑到设计中，在此基础上定量分析交会安全性，系统、量化的设计了对接中的安全性分析方法，准确有效。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种水下潜艇动态回收AUV过程中的安全性分析方法。

本发明的目的是这样实现的：回收过程包括返航段、平面调整段和入坞段，给定已知的AUV在回收过程中各安全性评价指标的动态阈值的数据库，步骤如下：

步骤一、判断返航段是否安全：

通过超短基线得到AUV与潜艇的相对高度，对相对高度进行归一化处理并结合数据库进行判断：

(1)判断经归一化处理后得到的相对高度是否在0到1之间：若不在，则停止回收，准备重新进行新一次的回收；若在，则进行下一步；

(2)判断经归一化处理后得到的相对高度是否在0.05到0.95之间：若不在，则认为AUV在危险区内，调整AUV的螺旋桨转速、水平舵、垂直舵直使经归一化处理后得到的相对高度在0.05到0.95之间；若在，进行下一步；

(3)判断经归一化处理后得到的相对高度是否在0.2到0.8之间：若不在，则认为AUV在过渡区，调整AUV的螺旋桨转速、水平舵、垂直舵直使经归一化处理后得到的相对高度在0.2到0.8之间；若在，则AUV在返航段是安全的，准备进入平面调整段；

步骤二、判断平面调整段是否安全：

通过超短基线、摄像机和罗经得到AUV与潜艇之间的相对高度、相对速度以及AUV的艏向角，对相对高度、相对速度以及AUV的艏向角进行归一化处理并结合数据库进行判断：