[发明专利]一种AUV避碰训练系统

说明书

本发明公开了一种AUV避碰训练系统，气囊模块为模拟障碍物，包括立柱(1)、设置在立柱(1)周围的防护气囊(3)以及压力传感器(2)，压力传感器(2)用于检测是否发生碰撞；总控模块包括控制单元(4)、无线电天线(6)和电源(7)，电源(7)为压力传感器(2)、无线电天线(6)供电；控制单元(4)接收压力传感器(2)传输的碰撞信息，然后将碰撞信息通过无线电天线(6)发送至远程监控台；重物模块包括重物(10)和长度可调的牵引部件(9)，重物(10)通过牵引装置(9)与立柱(1)连接。本发明在碰撞训练演习中提供能够设置在不同水深，可以改变尺寸大小的模块化障碍物，在训练中对提供碰撞保护以及碰撞检测。

技术领域

本发明属于AUV自主避碰技术领域，涉及一种AUV避碰训练系统，特别是一种基于模块化模拟障碍物的AUV避碰训练系统

背景技术

水下无人航行器AUV(Autonomous Underwater Vehicle)是指无人驾驶，自主控制在水下航行的器具。随着AUV技术的不断发展，AUV在海洋环境研究以及海洋资源探测方面具有广泛的应用前景。海洋是一个复杂多变的环境，水下无人航行器在工作航行时，需要面对来自海面的障碍物，如航行的船只，浮标等；水中的障碍物，如大型鱼类等；水面以下的障碍物如水下峡谷，岩壁等障碍碰撞的威胁，严重的话将会导致AUV发生损害。所以如何躲避障碍物，就成了AUV技术研究中的一个重要的研究方向。

AUV在动态、复杂的海洋环境中能够高度自治，就必须对海洋环境中不同位置、尺寸的障碍物都具备很高的避障控制能力。为了提高避障能力，就需要设置避碰试验场地对AUV进行避碰训练。在避碰训练中，为了满足多样的工况要求，需要模拟出来自水面、水中以及水底尺寸不一的障碍物。同时，针对训练AUV与障碍物发生碰撞将导致AUV发生损坏的问题，也需要考虑到在试验过程对AUV进行保护。所以说在避碰训练中，如何在水面、水中以及水底都需要设置尺寸可变的障碍物，同时能够感应到碰撞的发生，安全、高效开展AUV避碰训练试验工作，成了AUV避碰试验中需要解决的问题。

AUV的自主避碰相关问题的研究目前集中于自主避碰系统组成、智能避碰算法、声呐数据滤波等方面。目前用于AUV避碰的方法层出不穷，主要有随机抽样、线性拟合、势场法、蚁群算法、量子行为算法等。比如文章《基于传感器的水下机器人动态避障研究》中使传感器采集障碍信息，采用栅格法把传感器采集的信息进行描述，使AUV能够躲避障碍物，达到航行要求。但是相关的避碰方法进行实际测试的时候都没有涉及到障碍物的设置以及碰撞后对AUV的保护问题，AUV可能在避碰训练中发生碰撞遭到损害。专利《一种带安全防护气囊的AUV多向避碰能力训练系统》中提出了通过测距声呐测量AUV与障碍间的距离，避障计算机控制阀门，对收放式安全气囊充气对AUV进行保护的方法，有效地解决了AUV碰撞受损的问题。但是该系统在具体实施过程中存在着不便，比如气囊在充放气过程中，需要AUV对照预先设定的深度姿态推力对照表的数据配合进行浮力调节，该过程存在不易控制的问题。另外该系统需要在训练AUV加装气囊以及充放气装置，在具体实施过程存在着不易实现，成本过高的问题，无法布置在一个适用于多种AUV的避碰能力训练系统中。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种基于模块化模拟障碍物的AUV避碰训练系统，在AUV碰撞训练演习中提供能够设置在不同水深，可以改变尺寸大小的模块化障碍物，同时在训练中对AUV提供碰撞保护以及碰撞检测。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种AUV避碰训练系统，包括气囊模块、总控模块和重物模块，气囊模块为模拟障碍物，包括立柱、设置在立柱周围的防护气囊以及压力传感器，压力传感器用于检测是否发生碰撞；

总控模块包括控制单元、无线电天线和电源，电源为压力传感器、无线电天线供电；控制单元接收压力传感器(传输的碰撞信息，然后将碰撞信息通过无线电天线发送至远程监控台；

重物模块包括重物和长度可调的牵引部件，重物通过牵引装置与立柱连接。