[发明专利]一种水面无人船导引缆回收自主水下航行器的规划方法

说明书

本发明公开了一种水面无人船导引缆回收自主水下航行器的规划方法，所述回收的逻辑流程如下：首先，当AUV结束任务后开始回收过程；其次，判断数据是否存在异常；再次，判断AUV的状态情况，若存在异常，则对其进行状态异常处理，否则将发出指令，执行下一步动作；最后，以是否回收成功作为逻辑流程终止判断条件。本发明的有益效果是：本发明针对水面无人船自主回收水下航行器的作业过程，提出了一种自主水下航行器与水面无人船协同对接回收的规划方法，包括回收任务启动/终止、对接协调控制以及对接失败后的重规划等各阶段的控制策略，通过全过程的规划调整来保证整个回收过程的实效性，大幅提高水下航行器由水面无人船自主回收的成功率。

技术领域

本发明涉及一种水面无人船导引缆回收自主水下航行器的规划方法，属于海上无人技术领域。

背景技术

水面无人船(Unmanned Surface Vehicle，简称USV)和自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)作为海上无人系统的主要组成部分，近年来受到国内外越来越多的关注。作为研究热点，其在军事和民用方面都有广阔的应用前景。随着各国对海洋战略的重视及海洋开发力度的加大，USV和AUV都将扮演越来越重要的角色，对人类水上工程应用、海洋军事活动及海洋开发利用等产生深远影响。

作为无人平台，USV和AUV各有所长，也各有所短，无法相互替代。AUV受到水下通讯、导航和续航能力等技术瓶颈制约，很难独立的很好解决，严重影响了其工程应用前景。而USV的工作范围位于水上，深水活动能力和水下探测能力又受到一定的限制。将USV和AUV两种平台进行系统融合，来执行一系列不能由其中单个系统独立实现的任务，特别是需要建立水下的AUV和水面USV之间联系的某些场合，在海洋领域具有光明的前景，也可进一步发展成由USV和AUV组成的海上无人编队系统，充分发挥集群作用。其中，如何自主回收AUV是USV和AUV协同作业的重要关键技术。

事实上，AUV由于其功能多样且具备隐蔽性高、机动性好等优点而广泛运用于海洋军事、海洋调查、海底资源勘探、管线巡检等各个领域，但由于水下数据的实时传输仍存在较大的难度，利用AUV执行任务时通常是在回收后才进行数据的下载；同时，AUV自带电池，其续航力受到限制，必须在回收后进行电力补给，因而AUV的成功回收显得格外重要。

但由于海洋环境复杂，受海面的风、浪、流影响，自主水下航行器的回收问题一直是世界性的难题，成为限制水下航行器发展的技术瓶颈。尤其是有人辅助回收，需要人员乘坐机动艇靠近水下航行器进行吊点对接，当海况恶劣时母船升沉幅度较大，极易损害设备并严重威胁人员安全。因此，在水面以无人的方式自主引导对接并回收AUV技术成为近年来研究的热点。过去十多年内，以美国为首的西方国家先后提出多种无人布放和回收AUV的方式，但依然存在水动力影响严重、动态对接难度较大等缺陷，回收成功率较低。

在水面无人船与自主水下航行器进行对接的关键过程中，AUV会受到复杂海洋环境扰动的影响，USV的运动状态也会因海面风、浪、流的作用而与期望状态发生偏离，再加上现有的通讯、定位等技术在充满不定因素的水下环境缺乏稳健性，这些都会极大的影响回收成功率。因此，在回收过程AUV如何进行规划调整以保证回收实效性是重要的技术问题。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明的目的在于通过全过程的规划调整来保证整个回收过程的实效性，从而大幅提高水下航行器由水面无人船自主回收的成功率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种水面无人船导引缆回收自主水下航行器的规划方法，所述回收的逻辑流程如下：

首先，当AUV结束任务后开始回收过程，AUV、USV所搭载的各传感器同时工作，检测当前状态数据并实时传输至控制系统；