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Un Sistema de Navegación Adaptativa para un Vehículo Submarino Autónomo Basado en Datos Transmitidos a Través de un Canal Acústico desde una Estación Hidroacústica

Autores: Liu, Chang; Filaretov, Vladimir; Gubankov, Anton; Yukhimets, Dmitry

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Un Sistema de Navegación Adaptativa para un Vehículo Submarino Autónomo Basado en Datos Transmitidos a Través de un Canal Acústico desde una Estación Hidroacústica


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Vehículos autónomos submarinos
AUVs
Sistema de navegación
Sensores acústicos
Corrientes submarinas
Filtro de Kalman

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Actualmente, se está volviendo relevante utilizar vehículos autónomos submarinos (AUV) económicos para realizar diversas operaciones submarinas (monitoreo ambiental, protección acuática, búsqueda y seguimiento de objetos biológicos submarinos, etc.). Al mismo tiempo, la principal forma de reducir el costo de los AUV es disminuir el número de sensores acústicos a bordo costosos. Pero esto conduce a una disminución en la precisión de la determinación de los parámetros del movimiento de estos AUV y a la dificultad de realizar misiones. Para resolver este problema, este documento propone un nuevo método para la síntesis de un sistema de navegación de AUV, que recupera información no disponible (debido a la ausencia de un sensor costoso) basada en el modelo dinámico del AUV y sus señales de control de propulsores. Al mismo tiempo, estas estimaciones se corrigen utilizando información de posición del AUV, que es generada por una estación hidroacústica externa (HAS) y transmitida a través de canales de comunicación acústica. Este enfoque no requiere procedimientos de sincronización entre el AUV y la HAS, pero su precisión depende significativamente de la exactitud en la determinación del modelo dinámico del AUV y de los parámetros de las corrientes submarinas. Se proponen dos nuevos enfoques para garantizar la precisión del sistema de navegación. El primer enfoque es utilizar el filtro de Kalman para combinar datos obtenidos de diferentes fuentes con diferentes períodos y tener en cuenta los retrasos en la recepción de la información de posición del AUV en la etapa de corrección de estimaciones realizadas por el filtro de Kalman. El segundo enfoque es estimar más precisamente los parámetros del modelo del AUV y las corrientes submarinas basándose en datos sobre la trayectoria del AUV obtenidos de la HAS. El uso de estos parámetros refinados del modelo dinámico del AUV permite aumentar significativamente la precisión del sistema de navegación. Los resultados de la simulación realizados tienen en cuenta las características de los sensores a bordo reales del AUV y de la HAS, y los canales de transmisión de datos acústicos mostraron la alta precisión del método propuesto para construir un sistema de navegación, que reduce el costo de crear AUV. Además, el algoritmo propuesto también puede ser utilizado durante la falla de varios sensores de navegación a bordo del AUV.

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