智能水下機(jī)器人自主歸航半物理仿真技術(shù)研究.pdf

1、智能水下機(jī)器人作為人類探索深海空間重要載具，在海洋開發(fā)、水下救生、情報(bào)搜集、偵察等多個(gè)方面具有重要作用，已成為各國(guó)海洋開發(fā)和海軍裝備的重要研究方向之一。由于自身攜帶能源限制或任務(wù)更新的需要，使得自主安全歸航技術(shù)成為了智能水下機(jī)器人研發(fā)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)。
　　通過數(shù)字仿真、物理仿真與半物理仿真對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)半物理仿真能以適當(dāng)?shù)某杀驹诳煽氐沫h(huán)境下安全可重復(fù)試驗(yàn)。借鑒航天器對(duì)接設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本文設(shè)計(jì)了智能水下機(jī)器人自主歸航半物理仿真系統(tǒng)。<

2、br>　　本文首先概述了半物理仿真系統(tǒng)在航天領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域和船舶領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了半物理仿真系統(tǒng)在水下機(jī)器人和海洋平臺(tái)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。然后對(duì)智能水下機(jī)器人在真實(shí)海況下受力分析得到了六自由度運(yùn)動(dòng)方程，并在VC平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)仿真。通過一系列的典型操縱性試驗(yàn)，驗(yàn)證了該動(dòng)力學(xué)模型的真實(shí)性和可靠性。接下來綜合使用Creator和3DSMax軟件實(shí)現(xiàn)了水下空間實(shí)體建模，并利用Vega進(jìn)行模型驅(qū)動(dòng)。就水下空間隨著水深增加越來越暗的自然現(xiàn)象

3、，提出了使用紋理映射技術(shù)的解決方案，取得較好的視覺效果。最后詳細(xì)介紹了在MFC中制作菜單、工具條、屬性表單等過程，并基于MFC創(chuàng)建了模塊化集成仿真系統(tǒng)，同時(shí)分析了系統(tǒng)中各模塊的實(shí)際功能。關(guān)于半物理仿真系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)及視景仿真實(shí)現(xiàn)是本文的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。從集成仿真系統(tǒng)的需求分析出發(fā)，設(shè)計(jì)了半物理仿真系統(tǒng)硬、軟件體系結(jié)構(gòu)，給出了智能水下機(jī)器人從不同初始位置開始進(jìn)行自主歸航的仿真試驗(yàn)，并將運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)際軌跡與規(guī)劃軌跡對(duì)比，驗(yàn)證了AUV的體