基于聲觀通的AUV三維編隊(duì)控制方法研究.pdf

1、多自主水下航行器系統(tǒng)(Multiple Autonomous Underwater Vehicles System)是當(dāng)前AUV研究的熱點(diǎn),同時也是AUV技術(shù)重要的發(fā)展方向之一。具有編隊(duì)航行的能力是多AUV相互協(xié)作的基本條件。本文正是針對這一問題,研究了基于聲通信和聲觀測的多AUV三維編隊(duì)控制方法。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　 首先,在研究多AUV編隊(duì)系統(tǒng)控制體系結(jié)構(gòu)分類的基礎(chǔ)上提出了一種分層式的多AUV編隊(duì)控制系

2、統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。將整個系統(tǒng)分為協(xié)調(diào)層、控制層以及感知與執(zhí)行層。分析了系統(tǒng)中各層的功能并對多AUV系統(tǒng)中單AUV的相關(guān)部分進(jìn)行了建模。
　　 其次,建立了通信距離約束下的多AUV編隊(duì)控制方法的數(shù)學(xué)模型。提出了一種結(jié)合領(lǐng)航-跟隨法的人工勢場三維編隊(duì)控制方法,特別針對水聲環(huán)境建立了多波束前視聲納的視域模型和最大水聲通信距離模型。
　　 再次,針對多AUV的通信問題建立了一種無線電信道下廣泛應(yīng)用的動態(tài)源路由協(xié)議模型,并詳細(xì)分析了該協(xié)

3、議的整個過程。在此基礎(chǔ)上總結(jié)了該協(xié)議的優(yōu)勢與應(yīng)用到水聲環(huán)境中暴露出的若干問題。在建立水聲通信誤碼率模型以及分組數(shù)據(jù)傳輸成功率模型的基礎(chǔ)上對該協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的協(xié)議采用基于傳輸可靠性的路由選擇方式,大大提高了水聲環(huán)境下通信的可靠性。之后通過兩種協(xié)議仿真結(jié)果的對比驗(yàn)證了改進(jìn)后的協(xié)議在水聲網(wǎng)絡(luò)中所具有的優(yōu)勢。
　　 最后,對于本文所提出的編隊(duì)控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,本文所提出的編隊(duì)控制方法能夠使多個AUV有效的進(jìn)行