智能水下航行器动态对接三维视景仿真研究

孙叶义，杨文山，周海波

(武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430064)

0 引 言

视景仿真是一门年轻的学科[1-2]。随着计算机技术的进步，人们不再满足于数字化仿真带来的便利，而是希望通过构建三维实景仿真环境来模拟真实的世界。目前视景仿真技术在车辆模拟驾驶[3-4]、太空环境仿真[5]、水下机器人回收[6]等方面都得到了广泛应用。智能水下航行器（AUV）对接回收通过其与固定或者移动的回收装置实现类似空/天对接的过程，使AUV 完成返航、接近、对接、锁紧等一系列动作，具备自主、无人等优点，具有广阔的发展前景。本文基于所设计的智能水下航行器对接方案与半物理仿真平台，建立三维场景所需的模型，通过在MFC 框架下对Vega 程序进行二次开发，实现仿真场景的驱动，直观展示对接过程，并借此进一步验证系统的有效性与可靠性。

1 对接方案设计

对接系统主要包括AUV 载体、母艇与回收装置，辅助有导引系统。整个回收过程共包括3 个阶段，分别为归航段、调整段以及坐落段。

归航段：自AUV 返航开始至抵达母艇附近结束，当需要执行对接任务时，母艇将返回对接海域，并在预定的圆形航线上做周期性运动，等待AUV 与之建立联系。AUV 完成任务后接近对接海域并不断通过声学传感器搜索母艇的位置，AUV 上搭载有USBL 发射装置与接收基阵，回收装置上搭载有声学信标，仅作应答处理。在归航段，AUV 在主控系统的控制下沿着规划的全局路径向着母艇位置航行，当AUV 抵达母艇附近时，通过发射声学信号给母艇，母艇将逐渐脱离固定航线而做定深直航运动。……