海底物体和难以到达区域调查期间的自主水下航行器运动控制
现代自主水下航行器可以在海洋研究、目标搜索和海底勘察、绘图、水域保护和环境监测等方面执行不同任务。
为了解决海底目标勘测的问题，AUV必须在距离海底很近的障碍物之间移动。这种运动涉及主动机动，改变运动的速度和方向，切换和自适应地校正运动模式和控制参数。
例如在海山地区进行地质勘探和原料储量估算时，AUV必须在地形崎岖的盖伊奥特周围进行机动。
类似的问题也会在AUV在人工水下点或延伸对象附近机动时出现。对海洋物理场进行勘测也具有特殊的重要性，包括海底测深和绘图，以及搜索目标的特征区域。
为了执行这些任务，AUV必须配备能够确定车体与障碍物和搜索目标之间位置的系统。通常为此目的使用声学测距系统和其他视觉系统。由于缺乏先验信息，AUV路径规划是基于当前传感器数据进行的。
根据测得的距离，确定当前环境模型和车辆的位置。然后考虑到车辆的动态特性，评估可能运动的方向和可用运动模式。
在每个控制阶段，都会根据传感器接收到的新数据和环境的变化进行运动重新规划。
在复杂信息不确定或极端环境条件下使用AUV执行不同任务，需要在车辆上装备发达的定位、控制和计算机视觉系统。
控制系统的整体结构包括提供AUV功能的基本系统，包括设备携带功能和信息搜索功能。
控制系统的基础是由多台计算机组成的局域网。它提供运动控制和紧急搜索功能。为了组织AUV的局域网，使用高速通道和相对较慢的串行通道。
用于控制和导航的数据来自传感器，紧急传感器用于保障AUV的安全。可以通过声学链路进行远程更改AUV的任务。
定位系统起着重要的作用。定位精度通过使用机载自主导航系统实现，包括惯性定位系统、角度和位置测量设备以及声学多普勒测速仪。
通过使用长基线或超短基线的水声导航设施，可以减小积累的推算误差。
搜索系统集成了计算机视觉系统，它们在物理原理和数据采集方法上有所不同。声学系统包括高频和低频侧扫声纳以及扇扫声纳和底床探测器。
电流导体可以通过电磁定位器进行定位。视频系统实现成像和目标识别，包括照片和视频摄像头。
传感器和测量系统的信息通常被存储以便后续对研究区域进行绘图。必要时这些信息可以实时使用，例如用于勾画具有异常测量场特性的区域。
程序控制的系统架构具有三级层次结构。车辆的程序任务在最高层编程，通常包含所需的运动路径和车载设备的操作模式的描述。
战术层包含一组车辆行为模型和一个协调它们工作的调度程序。最低层执行战术命令，包含一组伺服控制器。提供在障碍物间“反射”运动的控制算法工作在最低层。
推进系统用于空间运动、定位和避障。它提供自由运动模式。推进系统包括船尾和船头部分。
通过四个船尾中飞控制和多个船尾和船头侧向推力推进产生控制力和力矩。多波束回声测距系统可以在75米范围内工作，用于制定相应的控制策略和检测障碍物。多波束回声测距系统声纳安装在车辆前方，以不同的角度相对于车体的前后轴。
AUV在海床层测量中的使用需要组织等距离运动，并绕过或绕弯避开障碍物。等距离运动控制要依靠回波测距数据和车体相对运动数据来形成等距离模型。
在这种情况下，控制可以组织成一个调整后的程序，可以预测空间等距离路径并引导车体沿此路径前进。
在平面情况下，任务相对简单，主要是通过几个测距传感器稳定车体的位置和角度误差。这种控制方法在IPMT FEB RAS设计的大多数车辆的不同版本中得到了实现。
任务的特点可以用在海山勘测中的控制组织作为例子来说明。海山的特点是其陡峭多变的微地形和沿运动路径的不同障碍物。
AUV在海山勘测中主要与地质勘探和原材料储量估算有关。
此次所讨论的问题主要源于在不确定和极端环境条件下执行新的复杂任务的需求，使AUV的自主操作时间得以延长。
开发集成处理搜索和导航信息的控制系统至关重要。由IMTP FEB RAS开发的导航和控制系统使得在海洋中执行许多搜索和测量任务成为可能。
导航控制设施是生成复杂AUV行为任务和执行"智能"控制方案的基础。这对于检查水下物体和结构、测量底部地形和物理场是特别重要的。
