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1、第35卷第8期兵工學(xué)報(bào)VoI．35No．82014年8月ACTAARMAMENTARIIAug．2014一種基于導(dǎo)航誤差空間的無(wú)人水下航行器路徑規(guī)劃方法嚴(yán)浙平，趙玉飛，陳濤，周佳加(哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001)摘要：無(wú)人水下航行器(UUV)的傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方法常忽略對(duì)路徑安全有重要影響的導(dǎo)航誤差約束。針對(duì)此問(wèn)題，將導(dǎo)航誤差引入環(huán)境模型中，提出一種基于導(dǎo)航誤差空間(NES)的全局路徑規(guī)劃方法。NES綜合自身位置、導(dǎo)航誤差和環(huán)境信息，將隨機(jī)導(dǎo)航誤差轉(zhuǎn)化為有確定代價(jià)的約束條件。提出符
2、合實(shí)際導(dǎo)航特點(diǎn)的導(dǎo)航誤差傳遞模型，并采用圓概率偏差(CEP)評(píng)估導(dǎo)航精度。目標(biāo)代價(jià)同時(shí)考慮了路徑長(zhǎng)度和航行安全性等因素。運(yùn)用改進(jìn)A算法進(jìn)行路徑搜索，獲得最優(yōu)路徑。數(shù)字海洋環(huán)境仿真實(shí)驗(yàn)表明，提出的規(guī)劃算法簡(jiǎn)便、快速，可有效降低路徑的安全風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)鍵詞：控制科學(xué)與技術(shù)；無(wú)人水下航行器；導(dǎo)航誤差空間；全局規(guī)劃；圓概率偏差中圖分類(lèi)號(hào)：U674．941；TJ630文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-1093(2014)08—1243-08DOI：10．3969／i．issn．1000．1093．2014．08．0
3、17ANovelMethodofUUVPathPlanningBasedonNavigationErrorSpaceYANZhe—ping，ZHAOYu—fei，CHENTao，ZHOUJia—jia(CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，Heilongjiang，China)Abstract：Thetraditionalpathplanningofunmannedunderwatervehicle(UUV)freq
4、uentlyignoresthenavigationerrorswhichhavesignificantimpactonthepathsafety．Tosolvetheproblem，amethodofglobalpathplanningbasedonnavigationerrorspace(NES)isproposed，whichintroducesthenavigationerrorintoenvironmentmode1．NESisbuilt，includingposition，navigat
5、ionerorandenvironmentalinfor-mation，whichtranslatesthestochasticnavigationerrorintodeterministicconstrains．Theerrorpropaga-tionmodelisapplied，andCEPisusedtoevaluatethepositioningaccuracy．Thepathlengthandsailsafetyareconsideredintheobjectivecostfunction
6、．AnimprovedAbasedalgorithmisappliedforsearchingtheoptimalpath．Simulationexperimentofmarineenvironmentshowthattheproposedap—proachissimpleandfast，andpathriskisdecreasedeficiently．Keywords：controlscienceandtechnology；unmannedunderwatervehicle；navigatione
7、rrorspace；globalplanning；CEP復(fù)雜、信息源少、隱蔽性高等特點(diǎn)]。傳感器精度、0引言控制誤差和非精確環(huán)境模型會(huì)對(duì)航行器的導(dǎo)航和運(yùn)無(wú)人水下航行器(UUV)具有工作時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境動(dòng)帶來(lái)諸多不確定性因素。現(xiàn)有的傳統(tǒng)規(guī)劃方法，收稿日期：2013-07-01基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51179038)；新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃項(xiàng)目(NCET一10-0053)作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)浙平(1972一)，男，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail：yanzheping@hrbeu．edu．cn兵工學(xué)報(bào)第35卷常
8、忽視不斷累積的導(dǎo)航誤差，使得規(guī)劃的路徑不安誤差的累積使UUV與障礙之間的安全區(qū)域逐漸減全或不可行。因此在規(guī)劃層面，考慮導(dǎo)航誤差變化少，使預(yù)先選擇的自由路徑不可行或執(zhí)行困難。導(dǎo)對(duì)路徑的影響，對(duì)于規(guī)劃路徑的安全性和可行性有航誤差越大，UUV與障礙物發(fā)生碰撞的概率越大，重要意義，基于導(dǎo)航不確定性的規(guī)劃(PNU)獲得越帶來(lái)的安全問(wèn)題不容忽視。來(lái)越多的重視。3)隱蔽性要求。全程水下作業(yè)，不能出水進(jìn)行PNU問(wèn)題在機(jī)器人領(lǐng)域研究較多，部分可觀(guān)馬GPS校正，采用地形匹配輔助導(dǎo)航。爾可
