[发明专利]异介质无人驾驶航行器协同轨迹规划方法有效
| 申请号： | 201810105882.6 | 申请日： | 2018-02-02 |
| 公开（公告）号： | CN108318039B | 公开（公告）日： | 2019-01-25 |
| 发明（设计）人： | 王小刚;周宏宇;白瑜亮;荣思远;崔乃刚 | 申请（专利权）人： | 哈尔滨工业大学 |
| 主分类号： | G01C21/20 | 分类号： | G01C21/20 |
| 代理公司： | 哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司 23211 | 代理人： | 刘景祥 |
| 地址： | 150001 黑龙*** | 国省代码： | 黑龙江;23 |
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| 摘要： | 异介质无人驾驶航行器协同轨迹规划方法，属于海洋应用中协同轨迹规划技术领域。本发明是为了解决水下无人航行器执行任务时，由于水下信号传播距离受限而无法与工作人员通信的问题。它包括：使水下航行器保持匀速等深运动，航向不变，到达指定位置；使无人机保持等高匀速运动，与水下航行器同时到达指定位置；无人机在到达指定位置前航向不变，到达指定位置后以水下航行器为中心进行圆周运动。本发明用于无人机和水下航行器的协同轨迹规划。 | ||
| 搜索关键词： | 轨迹规划 水下航行 协同 无人驾驶 航行器 航向 水下无人航行器 海洋应用 距离受限 信号传播 圆周运动 匀速运动 等高 等深 通信 | ||
【主权项】：
1.一种异介质无人驾驶航行器协同轨迹规划方法，其特征在于，它包括：使水下航行器保持匀速等深运动，航向不变，到达指定位置；使无人机保持等高匀速运动，与水下航行器同时到达指定位置；无人机在到达指定位置前航向不变，到达指定位置后以水下航行器为中心进行圆周运动；所述无人机与水下航行器同时到达指定位置，并在到达指定位置后进行圆周运动的运动方法包括：建立运动数学模型；基于运动数学模型以约束条件的形式描述水下航行器和无人机的通信协同需求，建立优化模型；再采用优化算法求解获得无人机和水下航行器的出发时间差ΔT、初始航向角差Δψ、无人机飞行高度hk及圆周运动半径Rw，从而实现对无人机和水下航行器的协同轨迹规划；所述无人机的运动数学模型如下：![]()
式中V为速度，γ为路径角，Y为法向控制力，m为无人机质量，σ为倾侧角，g为重力加速度，r为无人机到地心的距离，ψ为航向角，φ为纬度，θ为经度；由于无人机保持等高匀速运动，![]()
无人机到达指定位置前航向不变，![]()
则有：![]()
无人机进行圆周运动时，设圆周运动半径为Rw，则：![]()
此时无人机控制方程为：![]()
将公式(4)变形为：![]()
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