申请/专利权人：交通运输部天津水运工程科学研究所

申请日：2024-05-22

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN118243108A

主分类号：G01C21/20

分类号：G01C21/20;G06F30/28;G06F30/17;G06F17/15;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.25#公开

摘要：本发明涉及轨迹规划技术领域，公开了一种内孤立波作用下的水下航行体运动轨迹预测方法，创建两层流体模型以及非静力模型NHWAVE并定义综合目标函数以及约束条件，所述综合目标函数包括深度目标函数、速度目标函数、路径安全函数；所述约束条件包括第一约束条件、第二约束条件和第三约束条件，对水下航行体航行路线进行规划，确定水下航行体的航行起点以及航行终点；利用路径规划算法结合水下航行体的航行起点、航行终点生成由航行起点至航行终点的最优航行线路；同时对水下航行体航行于强迫区的速度、深度进行优化，根据优化后的速度、深度进行全新的路线规划，提高航行的稳定性同时制定合理的航行策略。

主权项：1.一种内孤立波作用下的水下航行体运动轨迹预测方法，其特征在于，包括：步骤S1，创建两层流体模型以及非静力模型NHWAVE；步骤S2，获取水下航行体所处环境以及内孤立波环境中的环境参数、水下航行体参数；所述环境参数包括水温、盐度分层、海底地形、内孤立波波高、内孤立波波长、内孤立波波速、内孤立波传播方向；所述水下航行体参数包括水下航行体物理参数、水下航行体运动参数、水下航行体性能参数；步骤S3，将所述环境参数中的水温、盐度分层、海底地形和所述水下航行体参数中的水下航行体物理参数输入所述两层流体模型中，将所述环境参数中的内孤立波波高、内孤立波波长、内孤立波波速、内孤立波传播方向和所述水下航行体参数中的水下航行体物理参数、水下航行体性能参数输入非静力模型NHWAVE，以实现两层流体模型以及非静力模型NHWAVE的初始化操作；步骤S4，为所述两层流体模型以及非静力模型NHWAVE定义综合目标函数以及约束条件；所述综合目标函数包括深度目标函数、速度目标函数、路径安全函数；所述深度目标函数用于最大化水下航行体初始下潜深度，所述速度目标函数用于最小化航速导致垂向掉深以及航行过程中纵倾角之间的角度差；所述路径安全函数用于最小化水下航行体与内孤立波发生碰撞的风险；所述约束条件包括第一约束条件、第二约束条件和第三约束条件，所述第一约束条件用于对所述深度目标函数中的水下航行体深度的取值范围进行约束，所述第二约束条件用于对所述速度目标函数中的水下航行体航行速度、水下航行体垂向掉深、水下航行体纵倾角的取值范围进行约束，所述第三约束条件用于对水下航行体与内孤立波之间的间隔距离进行约束；步骤S5，优化算法对所述综合目标函数以及约束条件进行迭代优化输出优化参数，所述优化参数包括水下航行体航行速度、水下航行体垂向掉深、水下航行体纵倾角以及水下航行体与内孤立波波峰之间的安全距离；步骤S6，判断所述优化参数是否满足所有约束条件，并计算所述综合目标函数的数值，若所述优化参数满足所有约束条件，则执行步骤S7，若所述优化参数不满足所有约束条件，则返回执行步骤S5；步骤S7，根据所述优化参数对水下航行体航行路线进行规划。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种内孤立波作用下的水下航行体运动轨迹预测方法

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