RU2722065C1 - Способ экономии запаса электроэнергии автономного необитаемого подводного аппарата - Google Patents
Способ экономии запаса электроэнергии автономного необитаемого подводного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722065C1 RU2722065C1 RU2019130012A RU2019130012A RU2722065C1 RU 2722065 C1 RU2722065 C1 RU 2722065C1 RU 2019130012 A RU2019130012 A RU 2019130012A RU 2019130012 A RU2019130012 A RU 2019130012A RU 2722065 C1 RU2722065 C1 RU 2722065C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hels
- gsoo
- auuv
- auv
- calculates
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам использования автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), а точнее к способам обеспечения их энергоэффективности. Способ использования АНПА, позволяющий экономить запас электроэнергии АНПА, оборудованного навигационной системой и гидроакустической системой освещения обстановки (ГСОО), работающей в активном и пассивном режимах, заключается в том, что с использованием счислимых навигационной системой координат АНПА и цифровой карты система управления (СУ) АНПА периодически определяет расстояние до ближайшего неподвижного навигационного препятствия впереди по курсу от своего текущего места, с тем же периодом СУ вычисляет время, в течение которого АНПА может двигаться без использования активного режима работы ГСОО, и следит за динамикой изменения значения времени, пока оно остается больше нуля, в противном случае СУ вычисляет период излучения зондирующих сигналов в активном режиме работы ГСОО и дает команду на включение активного режима ГСОО, при обнаружении неподвижного препятствия СУ рассчитывает параметры маневра уклонения и в нужный момент дает команду на его выполнение, одновременно с описанными действиями СУ рассчитывает интервал времени между последовательными включениями пассивного режима ГСОО и в соответствии с этим интервалом периодически дает команды на включение пассивного режима работы ГСОО. Технический результат – повышение энергоэффективности использования АНПА, сокращение расхода заряда аккумуляторной батареи АБ за счет сокращения времени работы ГСОО в активном и пассивном режимах без сокращения качества работы ГСОО. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам использования автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), а точнее к способам обеспечения их энергоэффективности.
При задании выполнения миссии АНПА на большом удалении от базы остро стоит вопрос экономного расходования энергии его аккумуляторной батареи (АБ) (либо другого источника энергии). Одной из наиболее энергозатратных систем АНПА является гидроакустическая система освещения обстановки (ГСОО), которая при движении АНПА по заданному маршруту обеспечивает навигационную безопасность АНПА, т.е. своевременное обнаружение неподвижных и подвижных навигационных препятствий и выдачу данных по ним в систему управления (СУ) АНПА. Поскольку неподвижные навигационные препятствия, как правило, не излучают гидроакустические шумы и сигналы, их обнаружение возможно только в активном режиме работы ГСОО. Подвижные навигационные препятствия (подводные лодки, надводные корабли, АНПА) могут обнаруживаться как в активном, так и в пассивном режиме работы ГСОО. Поскольку работа и того, и другого режима работы ГСОО сопряжена с расходованием запаса электроэнергии АБ, актуален поиск путей уменьшения времени их работы.
В качестве прототипа выберем систему освещения ближней обстановки (СОБО) подводной лодки, описанную в работе [Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы. - СПб.: Наука, 2004], одной из задач которой является обнаружение неподвижных и подвижных навигационных препятствий в активном и пассивном режимах работы. Пассивный и активный режимы в СОБО работают непрерывно, период излучения зондирующих сигналов (ЗС) в активном режиме рассчитывается по формуле:
где ΔТЗС - период излучения ЗС;
Rш - выбранная шкала освещаемой дальности;
Сзв - среднегоризонтальная скорость распространения ЗС в текущих гидроакустических условиях.
Решаемая техническая проблема - повышение энергоэффективности использования АНПА.
Технический результат - сокращение расхода заряда АБ за счет сокращения времени работы ГСОО в активном и пассивном режимах без сокращения качества работы гидроакустической системы освещения обстановки.
Указанный технический результат достигается тем, что работа ГСОО адаптируется к текущим характеристикам маршрута по критерию минимума потребляемой электроэнергии. Источниками информации для адаптации являются:
- цифровая навигационная карта маршрута, заложенная в память СУ АНПА;
- текущие счислимые координаты АНПА;
- вычисленное исходя из характеристик района и навигационных средств АНПА текущее максимальное отклонение истинного места АНПА от счислимого, ΔRmax;
- вычисленная исходя из измеренного вертикального распределения скорости звука среднегоризонтальная скорость распространения ЗС, Сзв;
- минимальное расстояние до навигационного препятствия, на котором АНПА должен начать маневр расхождения с ним, Rmin;
- вычисленная для текущих гидроакустических условий минимальная дистанция обнаружения опасных подвижных объектов Dобн/min и максимальная скорость сближения с ними Vсбл/max.
Применительно к активному режиму работы ГСОО адаптация осуществляется следующим образом:
1) С использованием цифровой карты периодически (раз в 5-10 минут) определяется расстояние Rпр впереди по курсу АНПА до ближайшего неподвижного навигационного препятствия (береговая черта, опасные возвышенности подводного рельефа и др.).
2) С тем же периодом вычисляется время ΔТАР, в течение которого АНПА может плыть без использования активного режима работы ГСОО:
где VАНПА - текущая скорость АНПА. Иллюстрация формулы (2) приведена на фиг. 1, из которой видно, что АНПА может сближаться с навигационным препятствием до расстояния Rmin (с учетом возможной ошибки определения текущего места АНПА).
3) Если ΔТАР>0, АНПА движется без использования активного режима работы ГСОО.
4) Как только величина ΔТАР приблизилась к нулю, СУ АНПА по формуле
где Rш/max - максимальная шкала освещаемой дальности в активном режиме работы ГСОО, рассчитывает период излучения ЗС и дает команду на включение активного режима работы ГСОО на максимальной шкале освещаемой дальности.
5) При обнаружении препятствия система управления рассчитывает параметры маневра уклонения и в нужный момент дает команду на его выполнение.
Применительно к пассивному режиму работы ГСОО экономия электроэнергии достигается за счет периодического прослушивания окружающего пространства в течение нескольких минут. Интервал времени между последовательными включениями пассивного режима рассчитывается по формуле:
Проведенный расчет показал, что на типовых протяженных маршрутах движения АНПА экономия использования электроэнергии, расходуемой на обеспечение работы ГСОО, за счет применения заявляемого способа составляет до 80%.
Таким образом, заявленный технический результат - сокращение расхода заряда АБ за счет сокращения времени работы ГСОО в активном и пассивном режимах без сокращения качества работы гидроакустической системы освещения обстановки - можно считать достигнутым.
Claims (1)
- Способ использования автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА), позволяющий экономить запас электроэнергии АНПА, оборудованного навигационной системой и гидроакустической системой освещения обстановки (ГСОО), работающей в активном и пассивном режимах, отличающийся тем, что с использованием счислимых навигационной системой координат АНПА и цифровой карты система управления (СУ) АНПА периодически определяет расстояние Rпр до ближайшего неподвижного навигационного препятствия впереди по курсу от своего текущего места, с тем же периодом СУ по формулегде ΔRmax - максимально возможное отклонение истинного места АНПА от счислимого, Rmin - минимальное расстояние до навигационного препятствия, на котором АНПА должен начать маневр расхождения с ним, VАНПА - текущая скорость АНПА, вычисляет время ΔТАР, в течение которого АНПА может двигаться без использования активного режима работы ГСОО, и следит за динамикой изменения значения времени ΔТАР, пока оно остается больше нуля, в противном случае СУ по формуле
где Rш/max - максимальная шкала освещаемой дальности в активном режиме работы ГСОО, вычисляет период излучения зондирующих сигналов в активном режиме работы ГСОО ΔТЗС и дает команду на включение активного режима ГСОО, при обнаружении неподвижного препятствия СУ рассчитывает параметры маневра уклонения и в нужный момент дает команду на его выполнение, одновременно с описанными действиями СУ по формуле
где Dобн/min - минимальная дистанция обнаружения опасных подвижных объектов, Vсбл/max - максимальная скорость сближения с опасными подвижными объектами, рассчитывает интервал времени ΔТпас между последовательными включениями пассивного режима ГСОО и в соответствии с этим интервалом периодически дает команды на включение пассивного режима работы ГСОО.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019130012A RU2722065C1 (ru) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | Способ экономии запаса электроэнергии автономного необитаемого подводного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019130012A RU2722065C1 (ru) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | Способ экономии запаса электроэнергии автономного необитаемого подводного аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722065C1 true RU2722065C1 (ru) | 2020-05-26 |
Family
ID=70803280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019130012A RU2722065C1 (ru) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | Способ экономии запаса электроэнергии автономного необитаемого подводного аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2722065C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015118819A1 (de) * | 2015-11-03 | 2017-05-04 | Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren zum Ermitteln von Sonardaten und Unterwasserfahrzeug |
| RU2629916C1 (ru) * | 2016-06-30 | 2017-09-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Способ и устройство определения начальных координат автономного необитаемого подводного аппарата |
| RU2653189C1 (ru) * | 2017-06-07 | 2018-05-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Способ обнаружения шумящих объектов в мелком и глубоком море |
| RU2674404C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2018-12-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Способ навигации и позиционирования подводных объектов в глубоководном канале на больших дальностях и система для его осуществления |
-
2019
- 2019-09-24 RU RU2019130012A patent/RU2722065C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015118819A1 (de) * | 2015-11-03 | 2017-05-04 | Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren zum Ermitteln von Sonardaten und Unterwasserfahrzeug |
| RU2629916C1 (ru) * | 2016-06-30 | 2017-09-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Способ и устройство определения начальных координат автономного необитаемого подводного аппарата |
| RU2653189C1 (ru) * | 2017-06-07 | 2018-05-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Способ обнаружения шумящих объектов в мелком и глубоком море |
| RU2674404C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2018-12-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Способ навигации и позиционирования подводных объектов в глубоководном канале на больших дальностях и система для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109460035B (zh) | 一种无人艇高速状态下的二级自主避障方法 | |
| CN111028546B (zh) | 基于岸基雷达面向智能船舶的多船协同避碰系统和方法 | |
| CN102999050B (zh) | 一种智能水下机器人的自主避障方法 | |
| JP6060091B2 (ja) | 車間距離制御システム | |
| KR101948410B1 (ko) | 수중음향 자율추적용 무인수상정의 운항경로생성시스템 | |
| Almeida et al. | Radar based collision detection developments on USV ROAZ II | |
| CN111746736A (zh) | 船舶导航系统及其导航方法 | |
| JP6523149B2 (ja) | 航行制御システム、水上航行体、水中航行体、航行制御方法、追尾一時中断時処理方法、航行先決定方法及びプログラム | |
| KR101764600B1 (ko) | 무인항공기 기반의 선박 항해 방법 및 시스템 | |
| Campbell et al. | A rule-based heuristic method for COLREGS-compliant collision avoidance for an unmanned surface vehicle | |
| JP6217278B2 (ja) | 隊列走行制御装置 | |
| Burlutskiy et al. | Power efficient formation configuration for centralized leader–follower AUVs control | |
| JP3949932B2 (ja) | 自律型水中航走体の航走制御装置 | |
| KR101658133B1 (ko) | 선박의 충돌위험도 산출 시스템 | |
| CN106020212A (zh) | 一种uuv海底地形跟踪过程中的航行切换系统及切换方法 | |
| KR102467138B1 (ko) | 운항체의 자율운항시스템 및 그 제어방법 | |
| KR102091962B1 (ko) | 루트 최적화 | |
| RU2702700C1 (ru) | Способ позиционирования подводных объектов | |
| RU2722065C1 (ru) | Способ экономии запаса электроэнергии автономного необитаемого подводного аппарата | |
| JP2018156314A (ja) | 航走制御装置、航走体監視システム、水上航走体の航走制御方法、およびプログラム | |
| JP6946865B2 (ja) | 航走制御装置及び航走制御方法 | |
| CN112034866B (zh) | 一种水下机器人跟踪制导的方法及装置 | |
| Mahipala et al. | Model Predictive Control for Path Following and Collision-Avoidance of Autonomous Ships in Inland Waterways | |
| AU2021104979A4 (en) | Smart cloud-based security and privacy system for preventing collision of automated and self-drive vehicle | |
| KR102495879B1 (ko) | 라이다를 이용한 선박 제어 시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220323 Effective date: 20220323 |