[发明专利]一种多自主水下机器人的目标搜寻方法

说明书

本发明涉及水下机器人目标搜索技术领域，尤其涉及多自主水下机器人的目标搜寻方法。针对多自主水下机器人多源目标融合、低带宽数据通信等关键问题，提出了一种适用于多自主水下机器人的海底目标搜寻方法，首先估算目标的初始位置；然后采用分布式滤波方法得到自主水下机器人对目标的局部估计，同时量化评估自主水下机器人导航精度对目标搜索精度的影响；最后利用多自主水下机器人交互的目标局部估计信息，实现对目标位置的全局优化估计。本方法能够有效地处理多自主水下机器人的海底目标搜寻问题，量化描述自主水下机器人导航精度对目标位置估计精度的影响，采用分布式递推模式融合多源数据，提高目标搜寻的位置精度，具有较强的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及水下机器人目标搜索技术领域，尤其涉及一种多自主水下机器人(简称AUV)的海底目标搜寻方法，实现多自主水下机器人对海底目标的高效搜寻和定位。

背景技术

在海洋工程、深海科考、海洋搜救过程中，自主水下机器人发挥越来越重要的作用。近年来，在法航447、马航MH370残骸搜寻事件中，自主水下机器人充当了深海目标搜寻的重要角色。受到自身携带能源容量及成本的限制，单体自主水下机器人目标搜寻的效率进一步提升的空间有限，所以研究多自主水下机器人的目标搜索技术是十分必要的。按照搭载载荷性质的不同，多自主水下机器人集群被划分为有源载荷的多自主水下机器人集群和无源载荷的多自主水下机器人集群。有源载荷探测半径有限且存在载荷干扰，该物理特征限制了多自主水下机器人规模的扩大，不利于发挥多自主水下机器人的群体优势。而无源载荷具有探测半径大、隐蔽性高且不存在载荷间干扰问题，该物理特征为大规模多自主水下机器人集群目标搜索提供了技术支撑。所以研究基于无源载荷的多自主水下机器人目标搜寻技术，发挥多自主水下机器人的群体优势，是十分必要的。舷侧阵声呐是一种水下无源目标探测载荷，具有测量水下目标的相对方位及信号强度的功能，具有能耗低、探测半径大等优点，它也是多自主水下机器人集群海底目标搜寻的关键载荷。研究多自主水下机器人目标搜寻技术，即基于舷侧阵声呐测量的目标搜寻技术，是水下目标搜索的关键技术。传统多自主水下机器人目标搜索强调对目标测量信息的数据融合，而忽略自主水下机器人导航精度、群体间导航差异对目标搜寻精度的影响，有时甚至出现观测时间越长，目标估计精度反而下降的问题。传统多自主水下机器人目标搜寻需要实时通信交互目标测量，而水下声信道有限的带宽与高频率实时通信需求存在严重的矛盾。

发明内容

本发明涉及水下机器人目标搜索技术领域，尤其涉及多自主水下机器人(简称多AUV)的海底目标搜寻方法。针对多自主水下机器人多源目标融合、低带宽数据通信等关键技术问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种多自主水下机器人的目标搜寻方法，包括以下步骤：

水下自主机器人根据获取到的目标信号强度，得到目标的初始位置；

根据目标的初始位置，计算个体自主水下机器人的目标位置和精度；

采用分步递推方式融合多个自主水下机器人的目标位置和精度，得到全局目标位置和精度。

所述计算个体自主水下机器人的目标位置和精度包括以下步骤：

计算当前时刻自主水下机器人对目标的测量精度；

计算当前时刻自主水下机器人对目标的位置估计；

计算当前时刻自主水下机器人对目标的精度；

计算本周期自主水下机器人对目标的位置估计和精度。

所述计算当前时刻自主水下机器人对目标的测量精度R_i,k具体为：