一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制系统及方法，系统包括水下滑翔机、水下滑翔机岸基操控中心、卫星通讯系统和海洋模型数据系统；所述水下滑翔机岸基操控中心通过卫星通讯系统与水下滑翔机之间进行通讯及指令数据交互；同时，卫星通讯系统将数值分析后的海洋内孤立波数据传至水下滑翔机，水下滑翔机根据卫星遥感观测的海洋内孤立波数据确定水下滑翔机的组网控制方式。据确定水下滑翔机的组网控制方式。据确定水下滑翔机的组网控制方式。

【技术实现步骤摘要】
一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及水下机器人组网控制
，尤其涉及一种水下滑翔机组网控制方法。

技术介绍

[0002]吕宋海峡因其独特的地形、混合天文潮流以及复杂的海洋背景场
[1]。使得中国南海北部多数的内孤立波发源于吕宋海峡。通过描绘海洋内孤立波在南海的分布
[2]。发现海洋内孤立波是一种携带巨大能量的特殊内波,当水下滑翔机遭遇这种强非线性的内孤立波时,其稳定性、操纵性甚至安全性会受到很大影响
[3]。现有的水下滑翔机组网控制方法实施时未考虑外部海洋环境变化带来的影响，从而导致海洋滑翔机组网队形精度低，队形保持能力差以及整体队形难以控制的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制方法，能有效降低由外部海洋环境变化对组网队形的影响，增强海洋滑翔机岸基操控中心对队形的控制能力，从而提高海洋滑翔机的组网效率。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制系统，包括水下滑翔机、水下滑翔机岸基操控中心、卫星通讯系统和海洋模型数据系统；所述水下滑翔机岸基操控中心通过卫星通讯系统与水下滑翔机之间进行通讯及指令数据交互；同时，卫星通讯系统将数值分析后的海洋内孤立波数据传至水下滑翔机，水下滑翔机根据卫星遥感观测的海洋内孤立波数据确定水下滑翔机的组网控制方式。
[0006]进一步的，所述水下滑翔机的纵垂面的运行轨迹为锯齿形，且水下滑翔机浮出水面后与卫星通讯连接以接收卫星通讯系统传输的数据。
[0007]进一步的，所述的卫星通讯系统是水下滑翔机岸基操控中心与水下滑翔机之间进行信息通讯的连接渠道；卫星通讯系统传输的数据包括水下滑翔机岸基操控中心的控制指令、水下滑翔机的通信数据和卫星遥感观测的内孤立波数据。
[0008]进一步的，所述的水下滑翔机通过对接收到的海洋内孤立波数据进行响应，并确定水下滑翔机的任务分配，包括台数、队列布置及水下滑翔机的运行参数设置，水下滑翔机的运行参数包括水下滑翔机的航向、经纬度、横摇、纵摇、深度及进油量。
[0009]本专利技术还提供一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制方法，包括以下两种方式；其中一个方式：
[0010](104)水下滑翔机接收卫星遥感观测分析的海洋内孤立波数据；
[0011](105)根据接收的内孤立波数据，水下滑翔机根据其自身特性和任务时效性对子任务进行任务分配；
[0012](106)任务执行过程中需及时对子任务动态调整，进行任务重分配；
[0013]另一个方式是针对任务的海洋数据改变，调整水下滑翔机的控制策略，具体为：
[0014](201)根据传输的海洋内孤立波数据对水下滑翔机进行任务台数布置；
[0015](202)结合任务目的及海洋内孤立波参数，对水下滑翔机的队列布置进行推算；
[0016](203)通过海洋内孤立波数据调整水下滑翔机的运行参数设置。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：
[0018]本专利技术能够针对水下滑翔机特性、接收的海洋内孤立波信息对任务进行分配控制，具有较高的时效性。通过水下滑翔机和水下滑翔机岸基操控中心之间的通信连接，实现水下滑翔机的信息数据实时传输，以应对水下滑翔机的任务变化，适用性较强。南海内孤立波在农历初一至初八、十五至二十二较为活跃，夏季较冬季运动活跃
[1]。结合外部海洋内孤立波信息，可对水下滑翔机的运行位置进行动态控制，有效降低由外部海洋环境变化对组网队形的影响，提高组网队形精度。本专利技术组网架构清晰，组网控制方法新颖，可增强海洋滑翔机岸基操控中心对队形的控制能力，从而提高海洋滑翔机的组网效率。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例中控制系统的组网架构示意图。
[0020]图2是本专利技术实施例中水下滑翔机组网控制系统的架构示意图。
[0021]图3是本专利技术实施例中水下滑翔机组网任务控制方法的数据交互示意图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0023]如图1和图2所示，一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制系统，其组成包括水下滑翔机、水下滑翔机岸基操控中心、卫星通讯系统和海洋模型数据系统。水下滑翔机岸基操控中心通过卫星通讯系统与水下滑翔机之间进行通讯及指令数据交互。同时，卫星通讯系统将数值分析后的内孤立波数据传至水下滑翔机，水下滑翔机根据卫星遥感观测的内孤立波数据确定水下滑翔机的组网控制方法。其中图1中的水下滑翔机数量可调。
[0024]其中，在实际应用中，水下滑翔机组网控制至少包含一台水下滑翔机，其水下滑翔机纵垂面的运行轨迹为锯齿形，且水下滑翔机浮出水面后与卫星通讯连接以进行卫星通讯系统数据交互。
[0025]其中，在实际应用中，卫星通讯系统是水下滑翔机岸基操控中心与水下滑翔机之间进行数据通讯的连接渠道。卫星通讯系统传输的数据包括水下滑翔机岸基操控中心的控制指令、水下滑翔机的传输数据和卫星遥感观测的内孤立波数据。
[0026]其中，在实际应用中，水下滑翔机通过对接收到的海洋内孤立波数据进行响应，并确定水下滑翔机的任务分配，包括台数、队列布置及水下滑翔机的运行参数设置，其运行参数包括水下滑翔机的航向、经纬度、横摇、纵摇、深度及进油量。
[0027]一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制方法，基于上述控制系统，见图3，包括以下步骤：
[0028](101)水下滑翔机接收卫星遥感观测分析的海洋内孤立波数据；
[0029](102)根据接收的内孤立波数据，水下滑翔机根据其自身特性和任务时效性对子
任务进行任务分配；
[0030](103)任务执行过程中需及时对子任务动态调整，进行任务重分配。
[0031]水下滑翔机接收卫星遥感观测分析的海洋内孤立波数据包括内孤立波的振幅、周期、波速。
[0032]具体的，还可实现一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制方法，针对任务的海洋数据改变，调整水下滑翔机的控制策略，基于上述控制系统，包括以下步骤：
[0033](201)根据传输的海洋内孤立波数据对水下滑翔机进行任务台数布置；
[0034](202)结合任务目的及海洋内孤立波参数，对水下滑翔机的队列布置进行推算；
[0035](203)通过海洋内孤立波数据调整水下滑翔机的运行参数设置。
[0036]为尽力减少内孤立波对水下滑翔机的影响，水下滑翔机根据其数据进行任务布置，包括任务台数和队列布置。通过对水下滑翔机的参数布置，来增加水下滑翔机组网精度，其参数包括航向、经纬度、横摇、纵摇、深度及进油量。
[0037]以上所述，仅是本专利技术的较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制系统，其特征在于，包括水下滑翔机、水下滑翔机岸基操控中心、卫星通讯系统和海洋模型数据系统；所述水下滑翔机岸基操控中心通过卫星通讯系统与水下滑翔机之间进行通讯及指令数据交互；同时，卫星通讯系统将数值分析后的海洋内孤立波数据传至水下滑翔机，水下滑翔机根据卫星遥感观测的海洋内孤立波数据确定水下滑翔机的组网控制方式。2.根据权利要求1所述的一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制系统，其特征在于，所述水下滑翔机的纵垂面的运行轨迹为锯齿形，且水下滑翔机浮出水面后与卫星通讯连接以接收卫星通讯系统传输的数据。3.根据权利要求1所述的一种面向内孤立波观测的水下滑翔机组网控制系统，其特征在于，所述的卫星通讯系统是水下滑翔机岸基操控中心与水下滑翔机之间进行信息通讯的连接渠道；卫星通讯系统传输的数据包括水下滑翔机岸基操控中心的控制指令、水下滑翔机的通信数据和卫星遥感观测的内孤立波数据。4.根据权利要求1所述的一种面向内孤立波观测的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树新，王延辉，杨绍琼，牛文栋，马伟，兰世泉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：