[发明专利]一种USV水面动态自主回收UUV的方法

权利要求书

1.一种USV水面动态自主回收UUV的方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一：UUV和USV在水面待机，UUV向USV发送回收请求，启动回收过程；

步骤二：USV以固定速度驶向UUV，UUV保持原地待机；

步骤三：判断USV是否进入回收圆，如果进入回收圆转步骤四，否则转步骤二；

步骤四：USV根据进入回收圆的限象，解算出其要跟踪的虚拟USV的初始位置点p_{f_v_usv}，UUV保持原地待机；

步骤五：虚拟USV的运动是从初始位置点p_{f_v_usv}，按照顶风航向，沿直线航行；进行虚拟USV的运动解算，得到虚拟USV的位置，USV跟踪虚拟USV；UUV保持原地待机；

步骤六：判断USV是否进入激活圆，如果没有进入激活圆转步骤五，否则转步骤七；

步骤七：USV保持当前航向和航速航行，并通过无线电向UUV发送激活指令；

步骤八：UUV接收激活指令后，进行虚拟UUV的运动解算，得到虚拟UUV的位置，并开始跟踪虚拟UUV；

步骤九：判断UUV是否进入对接圆，如果没有进入对接圆转步骤八，否则转步骤十；

步骤十：UUV释放对接机构，同时通过无线电通知USV释放对接结构；

步骤十一：UUV与USV通过对接机构进行对接，回收完成；

所述的步骤四中，解算出虚拟USV的初始位置点p_{f_v_usv}的方法为：

以UUV所在位置为原点，建立北东直角坐标系，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4个限象；其中，东北为第Ⅰ象限、东南为第Ⅱ象限、西北为第Ⅲ象限、西南为第Ⅳ象限；如果USV从第Ⅰ限象进入回收圆，那么令如果USV从第Ⅱ限象进入回收圆，那么令如果USV从第Ⅲ或第Ⅳ限象进入回收圆，那么令且有L＝3×L_uuv，L_uuv为UUV的体长；

所述的步骤五中，进行虚拟USV的运动解算，得到虚拟USV的位置

其中，p_{v_usv}(t)表示t时刻虚拟USV的位置点，且有为虚拟USV的位置点坐标；α_w是迎风角，且有α_w＝α_wind+π，α_wind为风向角，可由USV上的风向传感器测得；为虚拟USV运动参考量，且有

式中，U_{usv_c}为设定的USV固定航速；

进一步得到，USV跟踪虚拟USV的航向指令和速度指令为：

式中，表示USV跟踪虚拟USV的航向指令；表示USV跟踪虚拟USV的航速指令；是USV的位置点坐标；

所述的步骤八中，进行虚拟UUV的运动解算，得到虚拟UUV的位置为：

其中，p_{v_uuv}(t)表示虚拟UUV的位置点，且有为虚拟UUV的位置点坐标；为对接点，为USV上释放出对接机构后对接机构的位置点，随USV的运动而运动，为对接点坐标；称为虚拟UUV运动参考量；ψ_usv(t)表示USV的实际航向角；

进一步得到，UUV跟踪虚拟UUV时的航向指令和速度指令为：

U_{uuv_cmd}(t)＝U_{uuv_max}·ρ_usv(t)·ρ_uuv(t)

其中，ψ_{uuv_cmd}(t)表示UUV的航向指令；U_{uuv_cmd}(t)表示UUV的航速指令；U_{uuv_max}表示UUV的最大航行速度，是恒定值；ρ_usv(t)表示与USV相关的衰减系数；ρ_uuv(t)表示与UUV相关的衰减系数；是UUV的位置点坐标。