一种AUV自主寻底控制方法

摘要

本发明公开一种AUV自主寻底控制方法，该发明适用于水下无人无缆潜器（AUV）在下潜过程中的寻底控制。该发明将载体下潜过程分解为无动力下潜和动力下潜两个阶段，并通过多个传感器数据的融合，实现载体安全到达在预定的高度并顺利进入探测作业。本发明操作简单，安全实用，可有效实现AUV在下潜过程中的寻底任务，提高了AUV系统实际应用的可靠性。

主权项

一种AUV自主寻底控制方法，其特征在于，包括以下步骤：AUV无动力下潜至预定深度，并抛载下潜压铁；AUV在预定深度悬停，根据姿态传感器的信息调整AUV姿态；AUV从预定深度开始进行垂直寻底操作；AUV到达预定高度后，开始定高航行；所述垂直寻底操作采用自适应滤波算法，具体为：离散系统的状态方程为：$\begin{array}{c}{s}_k={\mathrm{As}}_k+{\mathrm{Bu}}_k+w_k\\ z_k={\mathrm{Hs}}_k+v_k\end{array}---\left(2\right)$初始化：$s_{0|0}={\bar{h}}_0$P_0|0＝10^‑6*I预测：${\hat{s}}_{k|k-1}=A{\hat{s}}_{k-1|k-1}+{\mathrm{Bu}}_k$P_k|k‑1＝AP_k‑1|k‑1A^T+BQ_k‑1B^T更新：K_k＝P_k|k‑1H^T(HP_k|k‑1H^T+R_k)^‑1${\hat{s}}_{k|k}={\hat{s}}_{k|k-1}+K_k\left[z_k-H{\hat{s}}_{k|k-1}\right]$P_k|k＝(I‑K_k)HP_k|k‑1其中，s_k＝h_k，表示k时刻载体所在的对底高度，其初始化由深度信息结合实地海深估算得到；u_k＝V_kΔt，V_k表示k时刻载体的垂向速度，由加速度积分得到，Δt表示速度间隔时间；Q_k＝diag(w_k²)，R_k＝diag(v_k²)，I是单位矩阵；z_k是k时刻多普勒的测底高度值；w_k是过程驱动噪声，v_k为观测噪声，Q_k、R_k分别为过程噪声和观测噪声的协方差矩阵。