Статья

Название статьи ТРАЕКТОРНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ГРАНИЦ МОРСКИХ АКВАТОРИЙ ГРУППОЙ АВТОНОМНЫХ ПОДВОДНЫХ РОБОТОВ
Автор Л. В. Киселев, А. В. Медведев
Рубрика РАЗДЕЛ IV. КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Месяц, год 03, 2018
Индекс УДК 551.46.077:629.584
DOI
Аннотация Инспекция (патрулирование) границ морских акваторий входит в число одной из основных задач при оперативном мониторинге водной среды и морского дна в охраняемых территориях. При обследовании больших областей группа автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) работает по единому сценарию. Задача состоит в организации движения АНПА вдоль границы и наблюдении полводной обстановки. Решение задачи зависит от способа задания границы охраняемой акватории, характера навигационного обеспечения, динамики АНПА при осуществлении заданных поисковых и обследовательских миссий. Представлены два варианта решения задачи. В первом варианте граница акватории задана горизонтальными сечениями с известными координатами вершин. При точном задании границы рабочей области в навигационном обеспечении используется система с одним донным гидроакустическим маяком с известными координатами и расположенным в геометрическом центре плоского сечения пространственной области. В этом случае для выработки программы движения подводного робота достаточно знание дальности до маяка и пеленга на маяк или курсового угла в системе координат, связанной с маяком. В другом варианте граница определена изобатами на батиметрической карте, которые соответствуют контуру заданной области обследования. Координаты АНПА в заданной системе отсчета определяются с помощью бортовой автономной интегрированной (комплексированной) навигационной системы. При моделировании группового движения предполагается, что каждый из аппаратов контролирует выделенный ему рубеж и организует движение по контуру плоского сечения, решая индивидуальную задачу, что в целом позволяет обследовать всю акваторию в диапазоне заданных глубин. Для исследования динамики АНПА при маршрутизации движения используется имитационная модель, организованная на основе программных средств комплекса Simulink Matlab и StateFlow Simulink. При моделировании динамики АНПА использовались данные для малоразмерного аппарата гибридного (глайдерного) типа, проект которого разработан в ИПМТ ДВО РАН.

Скачать в PDF

Ключевые слова Автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА); навигация и управление движением; батиметрия; рельеф дна; картографирование.
Библиографический список 1. Агеев М.Д., Киселев Л.В., Матвиенко Ю.В. и др. Автономные подводные роботы. Системы и технологии / под общ. ред. М.Д. Агеева. – М.: Наука, 2005. – 400 с.
2. Инзарцев А.В., Киселев Л.В., Костенко В.В., Матвиенко Ю.В., Павин А.М., Щербатюк А.Ф. Подводные робототехнические комплексы. Системы, технологии, применение (отв. ред. Л.В. Киселев). – Владивосток: Дальпресс, 2018. – 367 с.
3. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Распределенные системы планирования действий коллективов роботов. – М.: Янус-К, 2002. – 292 с.
4. Earl M.G., D'Andrea R. A decomposition approach to multi-vehicle cooperative control // Robotics and Autonomous Systems. – 2007. – Vol. 55, No. 4. – P. 276-291.
5. Tin C. Robust multi-UAV planning in dynamic and uncertain environments // Thesis for the degree of master of science in mechanical engineering Massachusetts institute of technology, September 2004. – 110 p.
6. Alami R., Fleury S., Herrb M., Ingred F., Robert F. Multi-Robot Cooperation in the MARTHA Project // IEEE Robotics & Automation Magazine. – 1998. – Vol. 5, No. 1. – P. 36-47.
7. Bikramaditya Das, Bidyadhar Subudhi, Bibhuti Bhusan Pati. Cooperative Formation Control of Autonomous Underwater Vehicles: An Overview // International Journal of Autom. and Comp. – 2016. – No. 13 (3). – P. 199-225.
8. Peng Z.H., Wang D, Chen Z.Y, Hu X.J., Lan W.Y. Adaptive dynamic surface control for formations of autonomous surface vehicles with uncertain dynamics // IEEE, Transactions on Control Systems Technology. – 2013. – Vol. 21, No. 2. – P. 513-520.
9. Duan H.B., Luo Q.N., Shi Y.H., Ma G.J. Hybrid particle swarm optimization and genetic algorithm for multi-UAV formation reconfiguration // IEEE Computational Intelligence Magazine. – 2013. – Vol. 8, No. 3. – P. 16-27.
10. Matsuda T. Maki T., Sakamaki T., and Ura T. Performance analysis on an navigation method of multiple AUVs for wide area survey // Marine Technology Society Journal. – 2012. – Vol. 46, No. 2. – P. 45-55.
11. Киселев Л.В., Инзарцев А.В., Бычков И.В. и др. Ситуационное управление группировкой автономных подводных роботов на основе генетических алгоритмов // Подводные исследования и робототехника. – 2009. – № 2 (8). – С. 34-43.
12. Козлов Р.И., Максимкин Н.Н., Киселев Л.В., Ульянов С.А. Устойчивость конфигураций группового движения автономных подводных роботов в условиях неопределенности // Подводные исследования и робототехника. – 2010. – № 1 (9). – С. 40-46.
13. Бычков И.В., Кензин М.Ю., Максимкин Н.Н., Киселёв Л.В. Эволюционные модели маршрутизации группового движения автономных подводных роботов при многоцелевом динамическом мониторинге морских акваторий // Подводные исследования и робототехника. – 2014. – № 2 (18). – С. 4-12.
14. Inzartsev A.V., Kiselev L.V., Matviyenko Yu.V. et al. Integrated positioning system of autonomous underwater robot and its application in high latitudes of arctic zone // Gyroscopy and Navigation. – 2010. – Vol. 1, No. 2. – P. 107-112.
15. Inzartsev A.V., Kiselev L.V., Medvedev A.V., Pavin A.M. Autonomous underwater vehicle motion control during bottom objects and hard-to-reach areas investigation // In book "Motion Control", InTech, Vienna, Austria, 2010. – P. 207-228.
16. Киселев Л.В., Инзарцев А.В., Медведев А.В. О некоторых задачах динамики и управления пространственным движением АНПА // Подводные исследования и робототехника.
– 2006. – № 2. – C. 13-26.
17. Киселев Л.В. Управление движением автономного подводного робота при траекторном обследовании физических полей океана // Автоматика и телемеханика. – 2009. – № 4.
– C. 141-148.
18. Киселев Л.В., Медведев А.В. Траекторное обследование физических полей океана и их аномалий с помощью АНПА // Подводные исследования и робототехника. – 2011. – № 1 (11). – C. 24-31.
19. Багницкий А.В., Инзарцев А.В. Автоматизация подготовки миссии для автономного необитаемого подводного аппарата в задачах обследования акваторий // Подводные исследования и робототехника. – 2010. – № 2 (10). – С. 17-24.
20. Туфанов И.Е., Щербатюк А.Ф. Разработка алгоритмов группового поведения АНПА в задаче обследования локальных неоднородностей морской среды // Управление большими системами. – 2012. – № 36. – С. 262-284.
21. Ваулин Ю.В., Дубровин Ф.С., Кушнерик А.А. и др. Малогабаритный автономный необитаемый аппарат МАРК нового поколения для выполнения групповых операций // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2012. – № 6. – С. 59-65.

Comments are closed.