Automatic Control System for Underwater Robotics

Abstract

Темой статьи являются вопросы навигации подводных аппаратов. В ней рассматривается разработка базовой версии программно-аппаратной платформы системы автоматического управления телеуправляемыми и автономными подводными аппаратами (ТНПА, АНПА), которая обеспечивает автономное перемещение аппаратов с использованием особенностей окружающего рельефа и объектов, автоматическое перемещение в заданную точку, обнаружение и обход препятствий. В последнее время появление и развитие средств технического зрения дало толчок путям решения этой задачи. Прогресс стал возможным благодаря появлению чувствительных сенсоров и вычислительных средств, позволяющих эффективно решать задачу выявления признаков объектов, достаточных для того, чтобы производить движение с заданным поведением относительно объектов и стабилизацией положения относительно окружающего пространства. При этом применяются алгоритмы, которые касаются проблем искусственного интеллекта и интеллектуального управления в частности. Сенсоры являются основой для функции навигации и имеют различные физические принципы. Кроме цифровой видеокамеры используются инерциальные и ультразвуковые технологии. В первом случае реализуются контуры управления с обратной связью по проекциям вектора ускорения, получаемого акселерометром, и с величинами угловых скоростей по соответствующим осям, формируемыми гироскопом, курса следования от магнетометра. Во втором -сонар, маяк-ответчик гидроакустической навигационной системы, измеритель отстояния от дна, от объектов на пути следования, датчик давления для определения отстояния от поверхности воды или дна. Совокупность сигналов с этих датчиков обрабатывается базовыми контурами управления, призванными обеспечить стабилизацию подводного аппарата в пространстве, безопасное следование без визуального контакта, автономность до заданной точки пути. В этом случае производится анализ траектории исходя из имеющихся загруженных карт, построение оптимального пути с учётом рельефа, запись пройденного пути, возможный алгоритм следования в исходную точку. Важно также определять каждый раз положение подводного кабеля с целью недопущения его запутывания как с привлечением визуальных средств, так и показаний с датчиков.