МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПУТИ ОБХОДА ПРЕПЯТСТВИЯ АВТОНОМНЫМ НЕОБИТАЕМЫМ ПОДВОДНЫМ АППАРАТОМ

Аннотация

Рассматривается задача безопасного движения автономного необитаемого подвод-
ного аппарата (АНПА) в условиях возникновения неподвижных препятствий. Традиционно
информация о препятствии формируется по мере приближения АНПА к препятствию, и
по ней система управления АНПА принимает решение о параметрах дальнейшего движе-
ния АНПА (курс, скорость, глубина). Целью работы явилось определение пространственно-
го пути обхода препятствия на основе определение геометрической формы и размеров
препятствия по данным цифровых карт. В работе предложен метод определения про-
странственного 3D-пути обхода препятствия, использующий полную информацию о гео-
метрической форме и размерах препятствия, полученную на основе дополнения данных
средств освещения обстановки данными цифровых батиметрических карт районов, через
которые пролегает маршрут АНПА, а также – цифровых физических карт районов зем-
ной поверхности с указанием мелких островов, выступающих на морскую поверхность.
Изобаты батиметрической карты построены по измерениям в узлах сетки, покрывающей
рассматриваемый район, шаг сетки превышает сотни метров. Для оценки вероятности
возникновения аномалий рельефа дна между узловыми точками сетки, представляющими
опасность для движения АНПА, предложено использовать метод нечетко-
вероятностного анализа. По узловым точкам, покрывающим препятствие, вычисляется
двумерная автокорреляционная функция, формируются значения лингвистических пере-
менных. По этим переменным сформированы продукционные правила и с их использованием
определена вероятность возникновения аномалий рельефа. Для определения кратчайшего
расстояния имеющаяся сетка глубин в узловых точках препятствпия представлена в виде
ориентированного взвешенного графа: узлами графа являются узлы сетки с известными
глубинами, ребрам назначены веса, равные пространственным расстояниям между узлами
трехмерной сетки (широта, долгота, глубина). Разработанный алгоритм определения
пути обхода препятствия заключается в определении конечной точки обхода на мар-
шрутной траектории за препятствием и поиске кратчайшего пути обхода препятствия
путем сравнение текущего рассматриваемого пути с полученными ранее. В случае превы-
шения длины рассматриваемого пути в промежуточном узле сформированного ранее пути
процесс рассмотрения текущего пути останавливается, и осуществляется переход к рас-
смотрению следующего пути. Результаты проведенных численных экспериментов показа-
ли, что сокращение пути обхода по сравнению с традиционным подходом препятствия в
рассмотренном примере составило 17%.