UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法。包括以下几个步骤：UUV利用通讯声纳探测运动母船的位置ptar和速度vtar，将预设的母船禁航区信息输送给UUV，得到N个禁航区的位置pobs_i和速度vobs_i；建立UUV和运动母船以及禁航区的相对运动；规划UUV下一步的速度和航向；UUV执行下一步的速度和航向指令，判断UUV到运动母船的距离是否小于阈值K，如果不小于阈值，重复步骤一～步骤四，如果小于阈值，完成UUV对运动母船的跟踪。本发明专利技术将UUV、母船和禁航区的位置信息作为规划要素外，加入了三者的速度信息，以达到UUV跟踪运动母船的同时规避运动的禁航区的目的，具有良好的控制性能和实时性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法。包括以下几个步骤：UUV利用通讯声纳探测运动母船的位置ptar和速度vtar，将预设的母船禁航区信息输送给UUV，得到N个禁航区的位置pobs_i和速度vobs_i；建立UUV和运动母船以及禁航区的相对运动；规划UUV下一步的速度和航向；UUV执行下一步的速度和航向指令，判断UUV到运动母船的距离是否小于阈值K，如果不小于阈值，重复步骤一～步骤四，如果小于阈值，完成UUV对运动母船的跟踪。本专利技术将UUV、母船和禁航区的位置信息作为规划要素外，加入了三者的速度信息，以达到UUV跟踪运动母船的同时规避运动的禁航区的目的，具有良好的控制性能和实时性。【专利说明】UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法
本专利技术属于UUV对运动母船的跟踪方法，尤其涉及一种UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法。
技术介绍
无人水下航行器UUV(Unmanned Underwater Vehicle)作为人类在海洋活动，特别是深海活动中的重要替代者和执行者，已被广泛应用于科学考察，深海作业，打捞救生等领域。无人水下航行器完成任务之后，需要返回母船进行数据回放，下载新的使命任务等工作，因此航行器的回收作业是不可缺少的过程。航行器回收作业中的回邬阶段是很重要的阶段，在该阶段中如何能快速安全地实现对带有禁航区的运动母船的跟踪是很重要的问题。国内外众多学者对运动目标的跟踪问题进行了深入的研究，提出了许多有效的跟踪方法，比如UKF算法，粒子滤波方法，人工势场算法等，人工势场法，计算简单，实时性好，对传感器要求低，比如利用声呐传感器就可以完成对障碍的测量，今年得到了广泛的研究和应用，特别适合航行器在未知动态环境中的运动规划。但是传统的人工势场法仅仅是利用局部信息进行规划，不可避免的存在一些缺陷和漏洞:陷入局部最优解问题，即航行器在某些情况下不可达；窄道路径震荡问题，距离太近的障碍物无法得到有效路径的问题等，并且对于运动的物体很难实现避碰与跟踪。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够实现对运动母船跟踪的同时规避其周围禁航区的，UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的:UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法，包括以下几个步骤:步骤一:UUV利用通讯声纳探测运动母船的位置Pto和速度vtm，将预设的母船禁航区信息输送给UUV，得到N个禁航区的位置P-—i和速度Vtjbsi, i = 1，2，..-N；步骤二:建立UUV和运动母船以及禁航区的相对运动；步骤三:由UUV和运动母船以及禁航区的相对运动，规划UUV下一步的速度和航向；步骤四:UUV执行下一步的速度和航向指令，判断UUV到运动母船的距离是否小于阈值K，如果不小于阈值，重复步骤一~步骤四，如果小于阈值，完成UUV对运动母船的跟足示O本专利技术UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法还可以包括:1、UUV和运动母船的相对运动为:pr(=[xrs y?f其中:【权利要求】1.UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法，其特征在于:包括以下几个步骤: 步骤一:UUV利用通讯声纳探测运动母船的位置Ptm和速度vto，将预设的母船禁航区信息输送给UUV，得到N个禁航区的位置P-—i和速度Vtjbsi, i = 1，2，..-N； 步骤二:建立UUV和运动母船以及禁航区的相对运动； 步骤三:由UUV和运动母船以及禁航区的相对运动，规划UUV下一步的速度和航向；步骤四:UUV执行下一步的速度和航向指令，判断UUV到运动母船的距离是否小于阈值K，如果不小于阈值，重复步骤一~步骤四，如果小于阈值，完成UUV对运动母船的跟踪。2.根据权利要求1所述的UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法，其特征在于:所述的UUV和运动母船的相对运动为: 3.根据权利要求2所述的UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法，其特征在于:所述的规划UUV下一步的速度和航向的方法为: (一)由UUV和运动母船以及禁航区的相对运动，建立UUV和运动母船的引力势场、UUV和禁航区的斥力势场； UUV和运动母船的引力势场Uatt: 4.根据权利要求3所述的UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法，其特征在于:所述的运动母船的禁航区有2个，分别位于船艏和船艉，第一禁航区和第二禁航区的中心坐标分别为:Qi = [xo Yo+LJtQ2 一 其中，母船的长为L，宽为W，在母船坐标系下，母船的中心坐标为(? %)，L1为母船的中心到船艏的距离，L2为母船的中心到船艉的距离。5.根据权利要求3所述的UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法，其特征在于:所述的运动母船的禁航区有四个，设定运动母船的第一个禁航区、第二个禁航区、第三个禁航区、第四个禁航区中心的坐标分别为:Qi = [xo Yo+LJtQ2 一 Q3 = TQ4 = T 其中，母船的长为L，宽为W，在母船坐标系下，母船的中心坐标为(? %)，L1为母船的中心到船艏的距离，L2为母船的中心到船艉的距离，b为第三个禁航区或第四个禁航区的中心到母船船体的距离。6.根据权利要求4或5所述的UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法，其特征在于:所述的 UUV跟上运动母船的阈值K为8-15米。【文档编号】G05D1/10GK104020776SQ201410264213【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日 【专利技术者】张伟, 张明臣, 徐达, 边信黔, 李本银, 周佳加 申请人:哈尔滨工程大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
UUV对拥有多个禁航区的运动母船的跟踪方法，其特征在于：包括以下几个步骤：步骤一：UUV利用通讯声纳探测运动母船的位置ptar和速度vtar，将预设的母船禁航区信息输送给UUV，得到N个禁航区的位置pobs_i和速度vobs_i，i＝1，2，···N；步骤二：建立UUV和运动母船以及禁航区的相对运动；步骤三：由UUV和运动母船以及禁航区的相对运动，规划UUV下一步的速度和航向；步骤四：UUV执行下一步的速度和航向指令，判断UUV到运动母船的距离是否小于阈值K，如果不小于阈值，重复步骤一～步骤四，如果小于阈值，完成UUV对运动母船的跟踪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，张明臣，徐达，边信黔，李本银，周佳加，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23