海底物體和難以到達區域調查期間的自主水下航行器運動控制
現代自主水下航行器可以在海洋研究、目标搜尋和海底勘察、繪圖、水域保護和環境監測等方面執行不同任務。
為了解決海底目标勘測的問題，AUV必須在距離海底很近的障礙物之間移動。這種運動涉及主動機動，改變運動的速度和方向，切換和自适應地校正運動模式和控制參數。
例如在海山地區進行地質勘探和原料儲量估算時，AUV必須在地形崎岖的蓋伊奧特周圍進行機動。
類似的問題也會在AUV在人工水下點或延伸對象附近機動時出現。對海洋實體場進行勘測也具有特殊的重要性，包括海底測深和繪圖，以及搜尋目标的特征區域。
為了執行這些任務，AUV必須配備能夠确定車體與障礙物和搜尋目标之間位置的系統。通常為此目的使用聲學測距系統和其他視覺系統。由于缺乏先驗資訊，AUV路徑規劃是基于目前傳感器資料進行的。
根據測得的距離，确定目前環境模型和車輛的位置。然後考慮到車輛的動态特性，評估可能運動的方向和可用運動模式。
在每個控制階段，都會根據傳感器接收到的新資料和環境的變化進行運動重新規劃。
在複雜資訊不确定或極端環境條件下使用AUV執行不同任務，需要在車輛上裝備發達的定位、控制和計算機視覺系統。
控制系統的整體結構包括提供AUV功能的基本系統，包括裝置攜帶功能和資訊搜尋功能。
控制系統的基礎是由多台計算機組成的區域網路。它提供運動控制和緊急搜尋功能。為了組織AUV的區域網路，使用高速通道和相對較慢的串行通道。
用于控制和導航的資料來自傳感器，緊急傳感器用于保障AUV的安全。可以通過聲學鍊路進行遠端更改AUV的任務。
定位系統起着重要的作用。定位精度通過使用機載自主導航系統實作，包括慣性定位系統、角度和位置測量裝置以及聲學多普勒測速儀。
通過使用長基線或超短基線的水聲導航設施，可以減小積累的推算誤差。
搜尋系統內建了計算機視覺系統，它們在實體原理和資料采集方法上有所不同。聲學系統包括高頻和低頻側掃聲納以及扇掃聲納和底床探測器。
電流導體可以通過電磁定位器進行定位。視訊系統實作成像和目辨別别，包括照片和視訊攝像頭。
傳感器和測量系統的資訊通常被存儲以便後續對研究區域進行繪圖。必要時這些資訊可以實時使用，例如用于勾畫具有異常測量場特性的區域。
程式控制的系統架構具有三級層次結構。車輛的程式任務在最高層程式設計，通常包含所需的運動路徑和車載裝置的操作模式的描述。
戰術層包含一組車輛行為模型和一個協調它們工作的排程程式。最低層執行戰術指令，包含一組伺服控制器。提供在障礙物間“反射”運動的控制算法工作在最低層。
推進系統用于空間運動、定位和避障。它提供自由運動模式。推進系統包括船尾和船頭部分。
通過四個船尾中飛控制和多個船尾和船頭側向推力推進産生控制力和力矩。多波束回聲測距系統可以在75米範圍内工作，用于制定相應的控制政策和檢測障礙物。多波束回聲測距系統聲納安裝在車輛前方，以不同的角度相對于車體的前後軸。
AUV在海床層測量中的使用需要組織等距離運動，并繞過或繞彎避開障礙物。等距離運動控制要依靠回波測距資料和車體相對運動資料來形成等距離模型。
在這種情況下，控制可以組織成一個調整後的程式，可以預測空間等距離路徑并引導車體沿此路徑前進。
在平面情況下，任務相對簡單，主要是通過幾個測距傳感器穩定車體的位置和角度誤差。這種控制方法在IPMT FEB RAS設計的大多數車輛的不同版本中得到了實作。
任務的特點可以用在海山勘測中的控制組織作為例子來說明。海山的特點是其陡峭多變的微地形和沿運動路徑的不同障礙物。
AUV在海山勘測中主要與地質勘探和原材料儲量估算有關。
此次所讨論的問題主要源于在不确定和極端環境條件下執行新的複雜任務的需求，使AUV的自主操作時間得以延長。
開發內建處理搜尋和導航資訊的控制系統至關重要。由IMTP FEB RAS開發的導航和控制系統使得在海洋中執行許多搜尋和測量任務成為可能。
導航控制設施是生成複雜AUV行為任務和執行"智能"控制方案的基礎。這對于檢查水下物體和結構、測量底部地形和實體場是特别重要的。
