Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование возможности применения дифференциального режима уточнения местоположения АНПА под водой


https://doi.org/10.31799/1684-8853-2018-4-15-23

Полный текст:


Аннотация

Постановка проблемы: ввиду отсутствия под водой сигналов спутниковых радионавигационных систем позиционирование автономных необитаемых подводных аппаратов происходит с использованием одного или нескольких опорных объектов. Слоистость морской среды является причиной распространения звукового луча не по прямой, как у радиосигналов, а по дугообразной траектории, из-за чего корректировка местоположения аппарата дифференциальным методом происходит с большой погрешностью.

Цель: оценка требований и условий, необходимых для использования дифференциального режима уточнения местоположения аппарата.

Результаты: проведено моделирование распространения звуковых лучей в вертикальной плоскости согласно закону Снеллиуса при условии подчинения распространения звуковых лучей распределению Райса, определен пройденный звуковым лучом путь, оценена его зависимость от направления излучения звукового сигнала, а также определен порядок оценки местоположения аппарата с использованием дифференциального режима уточнения его местоположения. Установлены условия использования дифференциального метода корректировки местоположения аппарата, определяемые направлением излучения; профилем распределения скорости звука; взаимным положением излучающих буев, корректирующей базовой станции и подводного аппарата.

Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы для уточнения местоположения аппарата в районах с отсутствием возможности применять традиционные методы точного позиционирования аппарата. 


Об авторах

Л. А. Мартынова
Главный научно-исследовательский испытательный центр робототехники Министерства обороны Российской Федерации; АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор».
Россия

 доктор техн. наук, старший научный сотрудник. 

 Серегина ул., 5, Москва, 125167; Малая Посадская ул., 30, Санкт-Петербург, 197046.



Г. Г. Безрук
Главный научно-исследовательский испытательный центр робототехники Министерства обороны Российской Федерации.
Россия

канд. техн. наук.

Серегина ул., 5, Москва, 125167.



А. А. Мысливый
Главный научно-исследовательский испытательный центр робототехники Министерства обороны Российской Федерации.
Россия

 канд. техн. наук.

Серегина ул., 5, Москва, 125167.



Список литературы

1. Gizitdinova M. R., Kuz’mitski M. A. Mobile Underwater Robots in Modern Oceanography and Hydrophysics. Fundamental’naya i prikladnaya gidrofizika [Fundamental and Applied Hydrophysics], 2010, vol. 3, no. 1 (7), pp. 4–13 (In Russian).

2. Bozhenov Yu. A. Using Autonomous Underwater Vehicles for Research in Arctic and Antarctic. Fundamental’naya i prikladnaya gidrofizika [Fundamental and Applied Hydrophysics], 2011, vol. 4, no. 1, pp. 4–68 (In Russian).

3. Ilarionov G. Yu., Sidenko K. S., Bocharov L. Yu. Ugroza iz glubiny: XXI vek [Threat from the Depth: 21st Century]. Khabarovsk, Khabarovskaya kraevaya tipografiya Publ., 2011. 304 p. (In Russian).

4. Bezruk G. G., Martynova L. A., Saenko I. B. Dynamic Method of Searching Anthropogenic Objects in the Seabed with use of Autonomous Underwater Vehicles. Trudy SPIIRAN [SPIIRAS Proceedings], 2018, no. 4, pp. 203–226 (In Russian). doi:10.15622/sp.58.9

5. Martynova L. A., Karsaev O. V. А Method of Coordinating the Behavior of Autonomous Underwater Vehicles Group on a Multi-Agent Basis in the Conduct of the Seismic Survey. Izvestiia YUFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2018, no. 1(195), pp. 52–67 (In Russian).

6. Martynova L. A., Grinenkov A. V., Pronin A. O., Kulikovskikh J. V. Research of the Functioning of a Multi-Agent Control System for an Autonomous Underwater Vehicle using Simulation. Naukoemkie tekhnologii v kosmicheskikh issledovaniyakh Zemli [High Technologies in Earth Space Research], 2017, vol. 9, no. 5, pp. 52–65 (In Russian).

7. Martynova L. A. Concerted Action of a Radiator and Autonomous Uninhabited Submersibles for Effective Seismic Exploration. Informatsionno-upravliaiushchie sistemy [Information and Control Systems], 2017, no. 1, pp. 83–92 (In Russian). doi:10.15217/issn16848853.2017.1.83

8. Martynova L. A. Differential Method of Positioning a Standalone Unmanned Submersible in Seismic Exploration. Informatsionno-upravliaiushchie sistemy [Information and Control Systems], 2017, no. 4, pp. 77– 85 (In Russian). doi:10.15217/issn1684-8853.2017.4.77

9. Martynova L. A. Underwater Observation under Intellectual Interference. Informatsionno-upravliaiushchie sistemy [Information and Control Systems], 2018, no. 1, pp. 31–41 (In Russian). doi:10.15217/ issn1684-8853.2018.1.31

10. Martynova L. A., Konyukhov G. V., Pashkevich I. V., Rukhlov N. N. Peculiarities of Group Control of AUV in Seismic Exploration. Izvestiia YUFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2017, no. 9(194), pp. 53–63 (In Russian).

11. Kebkal K. G., Kebkal V. K., Kebkal A. G., Petroccia R. Experimental Estimation of Delivery Success of Navigation Data Packages Transmitted via Digital Hydroacoustic Communication Channel. Giroskopiya i navigatsiya [Gyroscopy and Navigation], 2016, no. 2 (93), pp. 107–122 (In Russian). doi:10.17285/ 0869-7035.2016.24.2107-122

12. Kebkal K. G., Banasch R. Swep-Spread Carier for Underwater Communication over Acoustic Chanels with Strong Multipath Propagation. Journal of the Acoustical Society of America, 2002, vol. 12(5), pp. 2043–2052.

13. Kebkal K. G., Kebkal V. K., Kebkal A. G. Digital Hydroacoustic Networks for Communication in Conditions of Long Delays and Breaks the Connection: an Experimental Research. Podvodnye issledovaniia i robototekhnika [Underwater Research and Robotics], 2001, no. 2(20), pp. 12–19 (In Russian).

14. Dubrovin F. S., Scherbatyuk A. F. Study of the Algorithms for the Single Beacon Mobile Navigation of Unmanned Underwater Vehicles: Results of Simulation and Sea Trials. Giroskopiya i navigatsiya [Gyroscopy and Navigation], 2015, no. 4 (91), pp. 160–172 (In Russian). doi:10.17285/0869-7035.2015.23.4.160-172

15. Kebkal K. G., Kebkal A. G., Kebkal O. G. Synchronization Tools of Acoustic Communication Devices in Control of Underwater Sensors, Distributed Antennas, and Autonomous Underwater Vehicles. Giroskopiya i navigatsiya [Gyroscopy and Navigation], 2014, no. 2, pp. 70–85 (In Russian).

16. Kebkal K. G., Kebkal O. G., Glushko E., Kebkal V. K., Sebastião L., Pascoal A., Gomes J., Ribeiro J., Silva H., Ribeiro M., Indivery G. Underwater Acoustic Modems with Integrated Atomic Clocks for OneWay Travel-Time Underwater Vehicle Positioning. UACE2017 4th Underwater Acoustics Conference and Exhibition, At Skiathos, Greece, 2017, pp. 315–323.

17. Kebkal K. G., Mashoshin A. I. Hydro-Acoustic Methods of Positioning Autonomous Unmanned Underwater Vehicles. Giroskopiya i navigatsiya [Gyroscopy and Navigation], 2016, vol. 24, no. 3 (94), pp. 115–130 (In Russian).

18. Scherbatyuk A. Ph., Dubrovin F. S., Rodionov A. Yu., Unru P. P. Group Navigation and Control for Marine Autonomous Robotic Complex Based on Hydroacoustic Communication. Proc. of the IROS 2016 IEEE/ RSJ Conf., October 9–14, 2016, Daejeon, Korea, 2016. Available at: https://www.semanticscholar.org/paper/Group-navigation-and-control-for-marine-autonomous-Scherbatyuk-Dubrovin/4853b452a93a52c8288823a83b583d1ee18eeaef (accessed 5 March 2018).

19. Scherbatyuk A. Ph., Dubrovin F. S. About Accuracy Estimation of AUV Single-Beacon Mobile Navigation using ASV, Equipped with DGPS. Proc. of the OCEANS 2016 MTS/IEEE Conf., Shanghai, China, 2016. Available at: https://www.semanticscholar.org/paper/About-accuracy-estimation-of-AUV-single-beacon-ASV%2C-Dubrovin-Scherbatyuk/41763212d8011a4d06f6014b63a6d4ee8fb84373 (accessed 5 March 2018).

20. Podvodnyi GPS s nulia za god [Underwater GPS from Scratch for the Year]. Available at: https://geektimes.ru/post/284902/ (accessed 5 March 2018).

21. Podvodnyi GPS: prodolzhenie. Available at: https://geektimes.ru/post/289159/ (accessed 5 March 2018).

22. POSYDON – proekt podvodnoi navigatsionnoi sistemy, kotoraia pozvolit opredeliat’ mestopolozhenie v glubinakh morei i okeanov [POSYDON is a Project of an Underwater Navigation System that will allow to Determine the Location in the Depths of the Seas and Oceans]. Available at: https://dailytechinfo.org/news/8169-posydon-proekt-podvodnoy-navigacionnoy-sistemy-kotoraya-pozvolit-opredelyat-mestopolozhenie-v-glubinah-morey-i-okeanov.html (accessed 5 March 2018).

23. Iatsenkov B. B. Osnovy sputnikovoi navigatsii [Fundamentals of Satellite Navigation]. Мoskow, Katalog Publ., 2002. 106 p. (In Russian).

24. Buia M., Flores P. E., Hill D., Palmer E., Ross R., Walker R., Houbiers M., Thompson M., Laura S., Menlikli C., Moldoveanu N., Snyder E. Shooting Seismic Surveys in Circles. Available at: https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/ors08/aut08/shooting_seismic_surveys_in_circles.pdf (accessed 5 March 2018).

25. Raskita M. A. Sound Velocity Profiles Reconstruction Error Estimate at Water Masses Remote Ecological Monitoring. Izvestiia YUFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2009, no. 6(95), pp. 91–95 (In Russian).

26. Gurbatov S. N., Kurin V. V., Kustov L. M., Pronchatov-Rubtsov N. V. Physical Modeling of Nonlinear Sound Wave Propagation in Oceanic Waveguides of Variable Depth. Acoustical Physics, 2005, vol. 51, no. 2, pp. 152–159.

27. Karabanov I. V., Burdinskiy I. N., Mironov A. S., Linnik M. A. Model of Spread Spectrum Phase-Shift Keyed Signal Propagation in Underwater Acoustic Channel. Izvestiia YUFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2013, no. 3 (140), pp. 102–112 (In Russian).

28. Kolomiets S. M. The Determination of the Vertical Profile of the Speed of Sound in the Ocean with using the Doppler Locator. Issledovaniia v oblasti estestvennykh nauk [Researches in Science], 2014, no. 9, pp. 16–25. Available at: http://science.snauka.ru/en/2014/09/8305 (accessed 5 March 2018) (In Russian).

29. Zaraiskii V. A., Tiurin A. M. Teoriia hydrolokacii [Theory of Sonar]. Leningrad, Voenno-morskaya akademiya Publ., 1975. 604 p. (In Russian).

30. Balakin R. A., Golavskii V. E., Timets V. M. Applied Research of Hydroacoustic Fields in the Arctic Seas. Trudy Gosudarstvennogo okeanograficheskogo instituta im. N. N. Zubova [Proc. of N. N. Zubov State Oceanographic Institute], 2016, no. 217, pp. 312–322 (In Russian).


Дополнительные файлы

Для цитирования: Мартынова Л.А., Безрук Г.Г., Мысливый А.А. Исследование возможности применения дифференциального режима уточнения местоположения АНПА под водой. Информационно-управляющие системы. 2018;(4):15-23. https://doi.org/10.31799/1684-8853-2018-4-15-23

For citation: Martynova L.A., Bezruka G.G., Myslivyia A.A. Application of differential mode for auv location. Information and Control Systems. 2018;(4):15-23. https://doi.org/10.31799/1684-8853-2018-4-15-23

Просмотров: 85


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)