[发明专利]一种USV水面动态自主回收UUV的方法

说明书

本发明公开了一种USV水面动态自主回收UUV的方法，包括以下步骤：USV以固定速度驶向UUV，UUV保持原地待机；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；进行虚拟USV的运动解算，USV跟踪虚拟USV；UUV保持原地待机；USV进入激活圆后，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；UUV接收激活指令后，进行虚拟UUV的运动解算，并开始跟踪虚拟UUV；UUV进入对接圆后，释放对接机构，同时通过无线电通知USV释放对接结构；UUV与USV通过对接机构进行对接，回收完成。本发明可根据现场态势完全自主的采取回收机动策略，实现UUV的自主回收。

技术领域

本发明涉及的是一种水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)的回收方法，具体的是一种利用水面无人航行器(Unmanned Surface Vehicle，USV)水面动态自主回收UUV的方法。

背景技术

UUV是一种可重复使用的海洋工具，UUV执行完使命任务后是必须要进行回收的，因此对UUV进行安全回收是UUV使用的一个关键环节。目前UUV的回收主要有水面回收和水下回收两种方式。对于水面回收，通常是将UUV回收到有人水面船上，整个回收过程是通过人工操作完成的。然而，随着海上无人系统的快速发展，出现了USV和UUV两个海上无人系统协同作业的应用方式。由于USV的体积大、速度快，因此可利用USV携带UUV执行使命任务，USV携带UUV航渡至任务区域后将UUV布放入水，然后USV和UUV各自进行作业任务。待任务执行完成后，USV对UUV进行回收后返航。USV和UUV从航渡、布放、作业、回收的整个过程都是无人干预、自主完成的。特别地，对于USV回收UUV来说，要实现在动态条件下、完全自主、安全可靠的完成整个回收过程，是具有一定难度的。

申请号为201610104470.1的专利文件中公开了一种“基于鲁棒约束模型预测控制的UUV对线控位回收方法”，主要解决水下母船背驮式搭载UUV的自主回收方法。首先该专利是利用水下母船进行UUV的水下回收，与本发明的利用USV进行水面回收不同。其次该专利重点解决以水下背驮式搭载回收UUV的控制方法，与本发明重点解决USV和UUV相互配合进行回收的机动策略和航行方法不同。

申请号为201310639638.5的专利文件中公开了“一种自治水下航行器的回收系统及其回收方法”，主要解决工作人员位于母船上实现回收水下航行器的装置和方法。该专利虽然是水面母船回收，但是母船是有人的，而且回收过程是人工操作完成的，与本发明利用USV进行无人干预的、水面自主回收不同。其次该专利重点是提出了一种安装在水面母船上的A型架、起吊锁等为主要设备的回收装置以及人工操作该装置回收UUV的方法，与本发明重点解决USV和UUV相互配合进行回收的机动策略和航行方法不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要人为干预，USV和UUV可根据现场态势完全自主的采取回收机动策略航行，完成USV水面动态自主回收UUV的方法。

一种USV水面动态自主回收UUV的方法，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；