РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ АЛГОРИТМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ ПОДВОДНОГО АППАРАТА ПО ДАННЫМ ОТ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ МАЯКОВ

Аннотация

Статья посвящена вопросу определения координат и углов ориентации автономного
необитаемого подводного аппарата (АНПА) относительно стационарной посадочной
платформы с использованием высокочастотной гидроакустической системы ближнего
радиуса действия. Задача навигации предполагает маневрирование аппарата и приближе-
ние к подводной станции, что сопряжено с формированием зон с различной акустической
видимостью излучателей станции приёмными элементами аппарата. Можно выделить
три зоны акустической видимости. Первая зона характеризуется наблюдением сигналов
всех маяков подводной станции. Как следствие, данная зона является наиболее информа-
тивной для решения задачи позиционирования и определения ориентации АНПА. Вторая
зона соответствует частичному сокращению числа наблюдаемых маяков, не оказываю-
щему критического влияния на возможность решения задачи. Третья зона (посадка) опре-
деляется существенным сокращением числа наблюдаемых маяков, что, как следствие,
значительно затрудняет решение задачи позиционирования, учитывая повышенные требо-
вания по точности в момент посадки аппарата, обусловленные обеспечением безопасно-
сти. Для сохранения точности позиционирования и определения ориентации подводного
аппарата в зоне посадки, предлагается использовать результаты, полученные на ранних
этапах приближения аппарата к подводной станции (первая и вторая зоны). В работе
приводится математическая постановка задачи, описан алгоритм её решения. При нахо-
ждении АНПА в первой и второй зоне алгоритм решения состоит из двух подзадач. Первая
подзадача – грубая оценка окрестности местоположения и углов ориентации аппарата с
использованием метода K-ближайших соседей; вторая подзадача – уточнение оценок с
использованием псевдодальномерного метода путём решения системы алгебраических
уравнений с использованием алгоритма Левенберга-Марквардта. Дополнительно осущест-
вляется оценка времени излучения маяками. При нахождении АНПА в третьей зоне алго-
ритм сводится к решению системы алгебраических уравнений с использованием прогноза
времени излучения сигнала маяком, полученного при нахождении аппарата в зонах один и
два. Приведены результаты имитационного моделирования и результаты апробации алго-
ритма, полученные с использованием макета аппарата и макета подводной станции в
испытательном бассейне.