[發明專利]一種USV水面動態自主回收UUV的方法有效
| 申請號: | 201710347631.4 | 申請日: | 2017-05-17 |
| 公開(公告)號: | CN107065882B | 公開(公告)日: | 2020-04-03 |
| 發明(設計)人: | 嚴浙平;徐達;陳濤;張宏瀚;杜雪 | 申請(專利權)人: | 哈爾濱工程大學 |
| 主分類號: | G05D1/02 | 分類號: | G05D1/02 |
| 代理公司: | 暫無信息 | 代理人: | 暫無信息 |
| 地址: | 150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區*** | 國省代碼: | 黑龍江;23 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 usv 水面 動態 自主 回收 uuv 方法 | ||
1.一種USV水面動態自主回收UUV的方法,其特征在于:包括以下步驟,
步驟一:UUV和USV在水面待機,UUV向USV發送回收請求,啟動回收過程;
步驟二:USV以固定速度駛向UUV,UUV保持原地待機;
步驟三:判斷USV是否進入回收圓,如果進入回收圓轉步驟四,否則轉步驟二;
步驟四:USV根據進入回收圓的限象,解算出其要跟蹤的虛擬USV的初始位置點pf_v_usv,UUV保持原地待機;
步驟五:虛擬USV的運動是從初始位置點pf_v_usv,按照頂風航向,沿直線航行;進行虛擬USV的運動解算,得到虛擬USV的位置,USV跟蹤虛擬USV;UUV保持原地待機;
步驟六:判斷USV是否進入激活圓,如果沒有進入激活圓轉步驟五,否則轉步驟七;
步驟七:USV保持當前航向和航速航行,并通過無線電向UUV發送激活指令;
步驟八:UUV接收激活指令后,進行虛擬UUV的運動解算,得到虛擬UUV的位置,并開始跟蹤虛擬UUV;
步驟九:判斷UUV是否進入對接圓,如果沒有進入對接圓轉步驟八,否則轉步驟十;
步驟十:UUV釋放對接機構,同時通過無線電通知USV釋放對接結構;
步驟十一:UUV與USV通過對接機構進行對接,回收完成;
所述的步驟四中,解算出虛擬USV的初始位置點pf_v_usv的方法為:
以UUV所在位置為原點,建立北東直角坐標系,分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4個限象;其中,東北為第Ⅰ象限、東南為第Ⅱ象限、西北為第Ⅲ象限、西南為第Ⅳ象限;如果USV從第Ⅰ限象進入回收圓,那么令如果USV從第Ⅱ限象進入回收圓,那么令如果USV從第Ⅲ或第Ⅳ限象進入回收圓,那么令且有L=3×Luuv,Luuv為UUV的體長;
所述的步驟五中,進行虛擬USV的運動解算,得到虛擬USV的位置
其中,pv_usv(t)表示t時刻虛擬USV的位置點,且有為虛擬USV的位置點坐標;αw是迎風角,且有αw=αwind+π,αwind為風向角,可由USV上的風向傳感器測得;為虛擬USV運動參考量,且有
式中,Uusv_c為設定的USV固定航速;
進一步得到,USV跟蹤虛擬USV的航向指令和速度指令為:
式中,表示USV跟蹤虛擬USV的航向指令;表示USV跟蹤虛擬USV的航速指令;是USV的位置點坐標;
所述的步驟八中,進行虛擬UUV的運動解算,得到虛擬UUV的位置為:
其中,pv_uuv(t)表示虛擬UUV的位置點,且有為虛擬UUV的位置點坐標;為對接點,為USV上釋放出對接機構后對接機構的位置點,隨USV的運動而運動,為對接點坐標;稱為虛擬UUV運動參考量;ψusv(t)表示USV的實際航向角;
進一步得到,UUV跟蹤虛擬UUV時的航向指令和速度指令為:
Uuuv_cmd(t)=Uuuv_max·ρusv(t)·ρuuv(t)
其中,ψuuv_cmd(t)表示UUV的航向指令;Uuuv_cmd(t)表示UUV的航速指令;Uuuv_max表示UUV的最大航行速度,是恒定值;ρusv(t)表示與USV相關的衰減系數;ρuuv(t)表示與UUV相關的衰減系數;是UUV的位置點坐標。
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