[发明专利]一种基于USBL的水下仿生机器人接驳方法

说明书

本发明公开了基于USBL的水下仿生机器人接驳方法，水下仿生机器人航行到接驳起始点后，若没有搜索到USBL信号时，则在A点的东南西北四个方向50m处进行回旋航行来搜索USBL信号，直至在其中一个方向搜索到信号，根据第一航向修正算法修正航向；在距离接驳站100m、200m、300m处设置3个航向调整点，水下仿生机器人在接到USBL信号后，对航向根据第二航向修正算法进行修正；当水下仿生机器人在距离接驳站100m时，保持航线直行，在距离接驳站2m时，水下仿生机器人关闭动力装置，利用自身的惯性进行对接接驳。本发明通过远中近三个阶段的搜索，不断修正水下仿生机器人的接驳路线，提高了接驳成功率。

技术领域

本发明属于水下检测设备技术领域，尤其涉及一种基于USBL的水下仿生机器人接驳方法。

背景技术

现有水下仿生机器人(以仿生鱼为例)一般体积较小，自身携带的能源不足，不能在水中长期工作，在完成一段工作任务后需要其自动返航或人工回收，然后对其进行能源补充、数据下载、和任务更新。由于其自动返航或人工回收需要消耗较多时间，浪费了一定的工作任务时间，此外如果接驳搜索过程不精确，也会导致水下仿生机器人接驳失败。

发明内容

本发明有鉴于当前各种接驳站的情况现状，针对包容式接驳站，在分析对接接驳的相关原理，设计了一种基于USBL的水下仿生机器人接驳方式。该方案不需要水下仿生机器人通过自动返航或人工回收来实现能源补充、数据下载、和任务更新，可以直接在水下通过对接接驳站来实现。根据水下仿生机器人和接驳站的坐标位置，将整个接驳过程分为远程、中程、近程三个阶段，并进行不同的接驳对接算法来修正水下仿生机器人的航向。

本发明公开的基于USBL的水下仿生机器人接驳方法，应用于水下仿生机器人和接驳站，包括以下步骤：

水下仿生机器人自主水下航行到接驳起始点A点后，开始搜寻接驳站USBL发射的脉冲信号，水下仿生机器人收到USBL信号后，根据信号信息进行水下仿生机器人航位修正，若没有搜索到USBL信号时，则在A点的东南西北四个方向50m处进行回旋航行来搜索USBL信号，直至在其中一个方向搜索到信号，再根据第一航向修正算法修正航向；

在接驳站中心线上距离接驳站100m、200m、300m处设置3个航向调整点，水下仿生机器人在接到接驳站上USBL的脉冲信号后，对航向根据第二航向修正算法进行修正；

当水下仿生机器人在距离接驳站100m时，保持航线直行，在距离接驳站2m时，水下仿生机器人关闭动力装置，利用自身的惯性与接驳站对接接驳，接驳站驱动插拔装置升起插销，锁住水下仿生机器人。

进一步的，所述第一航向修正算法如下：

其中，α为接驳站的安装角度，Long M和Lat M为接驳站M绝对位置经纬度，Long M和Lat M为水下仿生机器人N的绝对位置经纬度，β为水下仿生机器人与接驳站的水平方位角，L为接驳站与水下仿生机器人的距离。

进一步的，所述第二航向修正算法如下：

其中，α为接驳站的安装角度，Long M和Lat M为接驳站M绝对位置经纬度，Long M和Lat M为水下仿生机器人N的绝对位置经纬度，β为水下仿生机器人与接驳站的水平方位角，L为接驳站与水下仿生机器人的距离，h为水下仿生机器人与接驳站的高度差，v_x为水下仿生机器人水平方向速度，v_y为水下仿生机器人垂直方向速度。

进一步的，插拔装置与水下仿生机器人接驳的位置计算如下：