Алгоритм посттриангуляционной коррекции координат автономного необитаемого подводного аппарата
Ключевые слова:
автономный необитаемый подводный аппарат, гидроакустическая навигационная система, позиционирование, вычисление координат, триангуляционный методАннотация
В работе предложен алгоритм вычисления координат автономного необитаемого подводного аппарата на базе триангуляционного метода и посттриангуляционной коррекции. Особенностью алгоритма является использование в качестве входных параметров нескольких наборов дальностей аппарат-маяк, вычисленных с разными значениями скорости звука в воде. Проведены исследования, которые показали, что разработанный алгоритм в среднем превосходит триангуляционный метод по точности в два раза.Литература
1. Агеев М.Д. Автономные подводные роботы. Системы и технологии // М.: Наука. 2005. 398 c.
2. Инзарцев А.В. и др. Применение автономного необитаемого подводного аппарата для научных исследований в Арктике // Подводные исследования и робототехника. 2007. № 2(4). C. 5–14.
3. Bingham B. et al. Robotic tools for deep water archaeology: Surveying an ancient shipwreck with an autonomous underwater vehicle // Journal of Field Robotics. 2010. vol. 27. no. 6. pp. 702–717.
4. Williams S.B. et al. Monitoring of benthic reference sites: using an autonomous underwater vehicle // IEEE Robot. Autom. Mag. 2012. vol. 19. no. 1. pp. 73–84.
5. Han G. et al. Localization algorithms of underwater wireless sensor networks: A survey // Sensors. 2012. vol. 12(2). pp. 2026–2061.
6. Arrichiello F. et al. Observability metric for the relative localization of AUVs based on range and depth measurements: theory and experiments // IEEE IROS. 2011. pp. 3166–3171.
7. Barisic M., Vasilijevic A., Nad D. Sigma-point Unscented Kalman Filter used for AUV navigation // 20th Mediterranean Conference on Control and Automation. IEEE. 2012. pp. 1365–1372.
8. Paull L. et al. AUV navigation and localization: A review // IEEE Journal of Oceanic Engineering. 2014. vol. 39. no. 1. pp. 131–149.
9. Troni G., Whitcomb L. L. Experimental evaluation of a MEMS inertial measurements unit for Doppler navigation of underwater vehicles // IEEE Oceans. 2012. pp. 1–7.
10. Burdinskii I. Otcheskii S. Autonomous Underwater Vehicle Localization Using a Single Transponder Acoustic Positioning System // 22nd St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. Russia. 2015. pp. 172–175.
11. Aulinas J. et al. Vision-based underwater SLAM for the SPARUS AUV // Proceedings of the 10th International Conference on Computer and IT Applications in the Maritime Industries. Germany. 2011. pp. 171–179.
12. He B. et al. AUV SLAM and experiments using a mechanical scanning forward-looking sonar // Sensors. 2012. vol. 12(7). pp. 9386–9410.
13. Kinsey J.C., Eustice R.M., Whitcomb L.L. A survey of underwater vehicle navigation: Recent advances and new challenges // IFAC Conference of Maneuvering and Control of Marine Craft. Lisbon. 2006. vol. 88.
14. Chen J., Benesty J., Huang Y. Time delay estimation in room acoustic environments: an overview // EURASIP J. Appl. Signal Process. 2006. pp. 170–188.
15. Karabanov I.V. Linnik M.A., Burdinskiy I.N. Threshold Methods of Sonar Pseudonoise Phase-shift Signal Detection // The First Russia and Pacific Conference on Computer Technology and Applications (Russia Pacific Computer 2010). Russia. 2010. pp. 404–408.
16. Burdinkiy I.N., Mironov A.S., Myagotin A.V. A multichannel correlational detector of pseudonoise hydroacoustic signals // 16th St. Petersburg international conference on integrated navigation systems. 2009. pp. 218–219.
17. Wilson W.D. Equation for the speed of sound in sea water // J. Acoust. Soc. Amer. 1960. vol. 32. no. 10. p. 1357.
18. Myagotin A.V., Burdinsky I.N. A framework of an acoustic navigation network servicing multiple autonomous underwater vehicles // Proceedings of the IASTED. Russia. 2010. pp. 261–266.
19. Отческий С.А., Бурдинский И.Н. Коррекция триангуляционного метода определения позиции автономного необитаемого подводного аппарата // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 3(140). С. 96–103.
20. Матвиенко Ю.В. и др. Экспериментальные исследования особенностей подводной дальнометрии в шельфовой зоне Японского моря // Подводные исследования и робототехника. 2009. № 2(8). С. 44–49.
2. Инзарцев А.В. и др. Применение автономного необитаемого подводного аппарата для научных исследований в Арктике // Подводные исследования и робототехника. 2007. № 2(4). C. 5–14.
3. Bingham B. et al. Robotic tools for deep water archaeology: Surveying an ancient shipwreck with an autonomous underwater vehicle // Journal of Field Robotics. 2010. vol. 27. no. 6. pp. 702–717.
4. Williams S.B. et al. Monitoring of benthic reference sites: using an autonomous underwater vehicle // IEEE Robot. Autom. Mag. 2012. vol. 19. no. 1. pp. 73–84.
5. Han G. et al. Localization algorithms of underwater wireless sensor networks: A survey // Sensors. 2012. vol. 12(2). pp. 2026–2061.
6. Arrichiello F. et al. Observability metric for the relative localization of AUVs based on range and depth measurements: theory and experiments // IEEE IROS. 2011. pp. 3166–3171.
7. Barisic M., Vasilijevic A., Nad D. Sigma-point Unscented Kalman Filter used for AUV navigation // 20th Mediterranean Conference on Control and Automation. IEEE. 2012. pp. 1365–1372.
8. Paull L. et al. AUV navigation and localization: A review // IEEE Journal of Oceanic Engineering. 2014. vol. 39. no. 1. pp. 131–149.
9. Troni G., Whitcomb L. L. Experimental evaluation of a MEMS inertial measurements unit for Doppler navigation of underwater vehicles // IEEE Oceans. 2012. pp. 1–7.
10. Burdinskii I. Otcheskii S. Autonomous Underwater Vehicle Localization Using a Single Transponder Acoustic Positioning System // 22nd St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. Russia. 2015. pp. 172–175.
11. Aulinas J. et al. Vision-based underwater SLAM for the SPARUS AUV // Proceedings of the 10th International Conference on Computer and IT Applications in the Maritime Industries. Germany. 2011. pp. 171–179.
12. He B. et al. AUV SLAM and experiments using a mechanical scanning forward-looking sonar // Sensors. 2012. vol. 12(7). pp. 9386–9410.
13. Kinsey J.C., Eustice R.M., Whitcomb L.L. A survey of underwater vehicle navigation: Recent advances and new challenges // IFAC Conference of Maneuvering and Control of Marine Craft. Lisbon. 2006. vol. 88.
14. Chen J., Benesty J., Huang Y. Time delay estimation in room acoustic environments: an overview // EURASIP J. Appl. Signal Process. 2006. pp. 170–188.
15. Karabanov I.V. Linnik M.A., Burdinskiy I.N. Threshold Methods of Sonar Pseudonoise Phase-shift Signal Detection // The First Russia and Pacific Conference on Computer Technology and Applications (Russia Pacific Computer 2010). Russia. 2010. pp. 404–408.
16. Burdinkiy I.N., Mironov A.S., Myagotin A.V. A multichannel correlational detector of pseudonoise hydroacoustic signals // 16th St. Petersburg international conference on integrated navigation systems. 2009. pp. 218–219.
17. Wilson W.D. Equation for the speed of sound in sea water // J. Acoust. Soc. Amer. 1960. vol. 32. no. 10. p. 1357.
18. Myagotin A.V., Burdinsky I.N. A framework of an acoustic navigation network servicing multiple autonomous underwater vehicles // Proceedings of the IASTED. Russia. 2010. pp. 261–266.
19. Отческий С.А., Бурдинский И.Н. Коррекция триангуляционного метода определения позиции автономного необитаемого подводного аппарата // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 3(140). С. 96–103.
20. Матвиенко Ю.В. и др. Экспериментальные исследования особенностей подводной дальнометрии в шельфовой зоне Японского моря // Подводные исследования и робототехника. 2009. № 2(8). С. 44–49.
Опубликован
2016-04-04
Как цитировать
Бурдинский, И. Н., & Отческий, С. А. (2016). Алгоритм посттриангуляционной коррекции координат автономного необитаемого подводного аппарата. Труды СПИИРАН, 2(45), 190-206. https://doi.org/10.15622/sp.45.12
Раздел
Алгоритмы и программные средства
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
