Алгоритмы навигации автономных подводных роботов

18 марта 2015 года
Субханкулова Гузель
(аспирантка 2-го года обучения, научные руководители: профессор Н.А. Парусников, в.н.с. Н.Б. Вавилова)

Автономные подводные необитаемые аппараты (АНПА) используются для решения широко круга научных и прикладных задач по исследованию и освоению океана, таких как морская геологическая разведка, изучение подводной обстановки и экологический мониторинг водной среды. Ценность предоставляемых подводным аппаратом данных определяется точностью их навигационной привязки. Именно поэтому разработка систем высокоточной навигации АНПА актуальна.

В качестве датчиков первичной информации навигационных систем в таких устройствах обычно используются гидроакустические датчики дальности до наводных маяков и углов ориентации соответствующих антенн, глубиномеры, доплеровские датчики скорости и гироскопические датчики курса.  Главная особенность данной работы в том, что, помимо указанных датчиков, используется бескарданная инерциальная навигационная система (БИНС) среднего класса точности. Более того, информация БИНС рассматривается как основная.

Задача навигации сводится к построению алгоритма комплексной системы, в которой БИНС корректируется при помощи совокупной информации неинерциальной природы. При этом в качестве основы алгоритма коррекции используется калмановская процедура оценивания. Уравнения ошибок БИНС упрощаются с учетом специфики условий работы робота (малые скорости движения, сравнительно малые удаления робота от маяка). Выводятся уравнения измерений. Исследуются различные типы движения робота.

Ковариационный анализ первоначального варианта алгоритма навигации робота показывает, что включение БИНС в навигационный комплекс может на порядок повысить его точность. Также предлагается и исследуется способ калибровки БИНС, учитывающий особенности подводных роботов.