Разработка методов и алгоритмов одномаяковой навигации автономных необитаемых подводных аппаратов

• Автор: Дубровин, Федор Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ АНПА, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ПОВЫШЕНИЕ МОБИЛЬНОСТИ ПОДВОДНОГО РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ АНПА В СЛУЧАЕ, КОГДА
НАЧАЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ АНПА НЕИЗВЕСТНЫ
2 Л. Алгоритм прямого расчета координат
2ЛЛ. Описание алгоритма прямого расчета координат
2 Л .2. Исследование влияния уровня ошибок измерений на точность
определения координат
2Л.З. Результаты численного моделирования работы алгоритма прямого расчета координат
2.2. Поисковый навигационный алгоритм
2.2.1. Результаты моделирования работы поискового навигационного алгоритма
2.3. Алгоритм определения начальных координат АНПА и эффективной скорости распространения звукового сигнала в воде
2.3.1. Результаты моделирования работы алгоритма определения начальных координат АНПА
ГЛАВА 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАВИГАЦИИ АНПА В СЛУЧАЕ, КОГДА ОШИБКА ЗАДАНИЯ ЕГО НАЧАЛЬНЫХ КООРДИНАТ НЕВЕЛИКА
3.1. Алгоритм оценивания координат АНПА в процессе выполнения миссии
3.2. Алгоритм формирования траектории движения мобильного гидроакустического маяка

3.3. Некоторые результаты моделирования рассмотренных алгоритмов
ГЛАВА 4. АЛГОРИТМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРИВЕДЕНИЯ АНПА К ГИДРОАКУСТИЧЕСКОМУ МАЯКУ
4.1. Алгоритм формирования траектории движения АНПА к маяку
4.2. Результаты моделирования работы алгоритма приведения АНПА к
гидроакустическому маяку
4.3. Организация процесса приведения АНПА к маяку
4.4. Заключение
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ОДНОМАЯКОВОЙ НАВИГАЦИИ НА БОРТУ АНПА «МАРК»
5.1. Краткое описание АНПА «МАРК»
5.2. Навигационный комплекс АНПА «МАРК»
5.3. Устройства комплексированной навигационной системы АНПА «МАРК»
5.4. Некоторые результаты морских испытаний
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АНПА - автономный необитаемый подводный аппарат
АНВА — автономный необитаемый водный аппарат
БАНС - бортовая автономная навигационная система
ГАНС - гидроакустическая навигационная система
ГАНС ДБ - гидроакустическая навигационная система с длинной базой
ГАНС СДБ — гидроакустическая навигационная система с синтезированной
длинной базой
ГАНС УКБ - гидроакустическая навигационная система с ультракороткой базой
ГАСС - гидроакустическая система связи
ГБО - гидролокатор бокового обзора
ДВФУ - Дальневосточный федеральный университет
ДРК - движительно-рулевой комплекс
НИК - информационно-измерительный комплекс
ИПМТ ДВО РАН - Институт проблем морских технологий Дальневосточного
отделения Российской академии наук
ЛВС - локальная вычислительная сеть
МАРК - морской автономный робототехнический комплекс
МГА - мобильная гидроакустическая антенна
МО - маяк-ответчик
НОЦ - научно-образовательный центр
НС - навигационная система
ОС - обеспечивающее судно
СПУ - система программного управления
ССГ1 - система счисления пути
СТД - датчик солености, температуры и давления
ТЭД - датчик температуры, электропроводности, давления

В работах [83-85] авторы ставят перед собой цель разработать навигационную систему, позволяющую осуществлять одновременную навигацию большого числа АНПА. Система должна обеспечивать точность, соизмеримую с точностью стандартной длиннобазовой навигационной системой (т.е. порядка 1 м), и работу АНПА в большой области (порядка 100 км) без необходимости в развертывании, калибровке и сворачивании сети придонных гидроакустических маяков-ответчиков.
Для решения данной задачи используется интегрированная навигационно-коммуникационная система (объединение системы связи и ГАНС) на базе гидроакустических модемов WHOI Micro-Modem. Особенностью описанного решения является использование АНПА и единственным маяком высокостабильных синхронизированных часов. Благодаря этому вместо режима «запрос-ответ» в работе осуществляется измерение времени одностороннего распространения навигационного сигнала (One-Way Travel Time - OWTT). В излучаемом маяком навигационном пакете содержится информация о моменте излучения, а также координаты маяка в момент излучения сигнала (которые известны). Маяк может быть мобильным, поскольку его координаты содержатся в пакете. На основе координат маяка и данных о времени распространения сигнала выполняется коррекция координат АНПА. Между моментами измерения дальности до маяка навигация АНПА осуществляется по системе счисления пути.
В статьях описывается архитектура интегрированной системы, а также

метод, используемый для определения положения подводного аппарата на основе получаемых пакетов.
плоскости ХУ поверхностного и подводного аппаратов в локально-определенной декартовой системе координат. Координаты аппаратов неизвестны, однако мы можем измерить ряд других величин, которые позволят

У ^ - положения в горизонтальной