Найти

Результаты поиска

• МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПУТИ ОБХОДА ПРЕПЯТСТВИЯ АВТОНОМНЫМ НЕОБИТАЕМЫМ ПОДВОДНЫМ АППАРАТОМ

  Л. А. Мартынова , М.Б. Розенгауз

  2024-04-15

  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%.

• УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ АНПА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НА МАРШРУТНОЙ ТРАЕКТОРИИ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ОТКАЗОВ

  Л. А. Мартынова , М. Б. Розенгауз

  2022-03-02

  Аннотация ▼

  Целью исследований является возвращение автономного необитаемого подводного ап-
  парата на маршрутную траекторию в кратчайший срок после проведения обсервации при
  возникновении отказов в исполнительных устройствах, обеспечивающих движение аппарата.
  Необходимость решения задачи вызвана тем, что при преодолении аппаратом расстояний в
  несколько тысяч километров возникает отклонение его положения от маршрутной траекто-
  рии ввиду накопления погрешности счисления координат бортовой инерциальной навигацион-
  ной системой. В результате аппарат вынужден возвращаться на маршрутную траекторию,
  в ходе которого возможно возникновение отказа в исполнительных устройствах, обеспечи-
  вающих движение аппарата. Ранее в такой постановке задача не рассматривалась, а подхо-
  ды, используемые в аналогичных ситуациях к беспилотным летательным аппаратам, оказа-
  лись непригодными. Наиболее характерными причинами, отличающими подводный аппарат
  от беспилотника, являются: различие в причинах отклонения от маршрутной траектории
  (инерциальная система у аппарата и ветер у беспилотника), отсутствие навигации по сигна-
  лам спутниковых радионавигационных систем и невозможность контроля своего местопо-
  ложения при возвращении на маршрут, низкая маневренность аппарата по сравнению с бес-
  пилотником. Для решения задачи обеспечения движения аппарата к маршрутной траектории
  в случае возникновения отказа исполнительного устройства, обеспечивающего движение ап-
  парата, предложено взамен отказавшего устройства выбрать альтернативное из числа дуб-
  лирующих. Выбор дублирующего устройства определен, прежде всего, моментом, создавае-
  мым устройством для маневрирования аппарата по курсу. При этом показано, что ввиду ог-
  раничений на возможности дублирующего устройства обеспечить аппарату требуемый ма-
  невр по курсу, необходимо выбирать также и траекторию движения аппарата при возвраще-
  нии на маршрутную траекторию. Для этого были проанализированы пять возможных мето-
  дов возвращения, отличающихся динамикой изменения курса, протяженностью пути, про-
  должительностью маневрирования. С учетом плавности изменения курса для каждой траек-
  тории были определены наиболее подходящие исполнительные устройства, способные обеспе-
  чить движение аппарата по выбранной траектории. Основным критерием при выборе тра-
  ектории, наряду с учетом ограничений, являлась минимизация пройденного пути до маршрут-
  ной траектории с целью экономии энергоресурса аппарата. После выбора исполнительного
  устройства и траектории движения аппарата для восстановления на маршрутной траекто-
  рии приведена последовательность вычислений для определения параметров исполнительного
  устройства в каждый момент времени на всем протяжении возвращения аппарата на мар-
  шрутную траекторию. Результаты проведенных исследований позволили решить задачу вос-
  становления положения автономного необитаемого подводного аппарата на маршрутной
  траектории за кратчайшее время при возникновении отказа в исполнительных устройствах,
  обеспечивающих его движение.