НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА НА ОСНОВЕ ДАННЫХ, ПЕРЕДАВАЕМЫХ ПО АКУСТИЧЕСКОМУ КАНАЛУ ОТ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Ключевые слова:
Автономный необитаемый подводный аппарат, навигация, гидроакустическая станция освещения подводной обстановки, акустические каналы связи, инерциальное- измерительное устройство, фильтр Калмана, динамическая модельАннотация
Предложен метод построения навигационной системы автономного необитаемого под-
водного аппарата (АНПА), использующей ограниченный набор бортовых датчиков и прини-
мающей данные о положении АНПА по акустическим каналам связи от гидроакустической
станции освещения подводной обстановки (ГАСО). Предложенный метод формирует оценки
положения и скоростей АНПА на основе его динамической модели в предположении, что угло-
вые скорости, углы ориентации и глубина АНПА определяются с помощью его бортовых дат-
чиков. Линейные скорости непосредственно не измеряются. Для реализации навигационного
алгоритма используется фильтр Калмана. При этом особенность этого алгоритма заключа-
ется в реализации двухступенчатой процедуры коррекции оценок координат и линейных скоро-
стей АНПА, полученных на основе его динамической модели. Указанная коррекция осуществля-
ется в двух вариантах в зависимости от того, какие данные доступны на текущем шаге рабо-
ты системы. Первый вариант предполагает коррекцию указанных оценок только на основе
данных от датчика глубины, обновление которых происходит на каждом шаге работы систе-
мы. А второй вариант используется, когда приходят данные от ГАСО по акустическим кана-
лам связи. Эти данные приходят с задержкой из-за ограниченной скорости распространения
акустических сигналов в водной среда, а также могут периодически могут искажаться и про-
падать. В работе предложен метод компенсации указанных задержек, за счет сохранения
массива ранее рассчитанных данных и оценки необходимых поправок за счет сравнения при-
шедших данных с оценками, полученными ранее. Предложенная схема построения навигацион-
ной системы позволяет обеспечить коррекцию ее показаний в условиях нерегулярного обновле-
ния данных от ГАСО. Результаты моделирования с использованием модели, описывающей все
основные особенности работы ГАСО и ее взаимодействия с АНПА (задержки в получении ин-
формации, наличие шумов измерений и дискретизация данных ГАСО) показали достаточно
высокую эффективность предложенного решения. При этом в качестве основного преимуще-
ства можно указать возможность использования минимального количества бортовых датчи-
ков и возможность быстрого развертывания ГАСО для взаимодействия с АНПА.
