基于弱扰动力的AUV水下对接策略和试验研究

AUV水下对接技术能解决AUV能源、水下通信、使用效率、成本等问题，但是实现AUV水下对接存在较多的科学问题,其中水下复杂海洋环境下的流体干扰是对接失误、对接碰撞的主要因素，需要重点研究。本项目通过研究海水的各种流动、不同对接方式、不同对接结构等各个因素对AUV水动力的分别影响，以降低各种扰动力为前提，提出相应的AUV水下对接策略，并将对接策略应用到AUV水下对接模拟和试验中，验证其可行性。此研究意在从水动力学角度，提高AUV水下对接的成功率。

本项目是响应我国中长远科技规划（2006年-2020年）中“海洋技术”的要求而提出的AUV水下对接技术，意在解决AUV作业过程中的能源不足，信息传播和下载限制，降低AUV施放和回收风险，拓宽AUV在“海洋环境立体监测技术”，“大洋海底多参数快速探测技术”的广泛用途；解决“深海作业技术”中多个载体相互干扰和对接的关键和核心问题。.而AUV水下对接技术发展的主要瓶颈是受水下复杂海洋环境以及多体存在的复杂流场干扰导致水下对接失误或碰撞。本项目的研究目的是降低水下对接的流动干扰，提高水下对接的成功率。研究方向是从水下对接系统结构形式、对接方式、海流影响等方面展开研究，计算变化参数对AUV对接运动的影响，获得AUV对接过程中的受力、位移、流场变化特征，提出适合于AUV水下自主对接的水下方案，确定AUV水下对接系统结构形式、水下对接运动参数要求，以及有利于成功对接的海洋环境条件。.本项目的主要研究内容包括四个方面，第一方面是总体设计，即研究各类水下对接系统，探讨适合于水下对接的AUV，设计AUV水下对接系统，包括对接AUV型线以及其控制面布置、传感器配置；对接结构形式以及传感器配置；第二方面是AUV对接远距离回游过程中的目标定位和识别算法研究和试验，主要探讨一种适合于AUV水下远距离定位和近距离识别的方法；第三方面是AUV水下对接过程中变参数对接的水动力仿真，探讨AUV在不同对接结构形式、对接速度、对接加速度、对接模式、变化海流环境、变化控制面下AUV对接水动力变化问题，探讨适合于AUV水下对接的对接参数。第四个方面是AUV水下对接系统水池对接试验研究，此部分主要对AUV对接过程中的水动力变化进行试验研究和验证。.本项目的重要结果有三部分。第一部分是提出了AUV 自主对接系统,此系统适合于静止对接和拖曳对接，系统由三部分构成：对接AUV, 对接Dock, 水翼型压载，包括系统模型数据；第二部分提出了基于超短基线和水下摄像机结合的AUV水下对接目标定位方法，包含水下目标识别的图像处理代码数据；第三部分提出了适合于AUV水下对接的对接策略，包含AUV水下对接过程中的流体动力特征的系列图谱数据。.本项目的重要意义在于提高了AUV水下对接成功率，拓宽AUV在民用和军用海洋探索和开发的广泛用途。