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.