Разработка методов и алгоритмов одномаяковой навигации автономных необитаемых подводных аппаратов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Дубровин, Федор Сергеевич

• Дубровин, Федор Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дубровин, Федор Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ АНПА, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ПОВЫШЕНИЕ МОБИЛЬНОСТИ ПОДВОДНОГО РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ АНПА В СЛУЧАЕ, КОГДА НАЧАЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ АНПА НЕИЗВЕСТНЫ

2.1. Алгоритм прямого расчета координат

2.1Л. Описание алгоритма прямого расчета координат

2.1.2. Исследование влияния уровня ошибок измерений на точность определения координат

2.1.3. Результаты численного моделирования работы алгоритма прямого расчета координат

2.2. Поисковый навигационный алгоритм

2.2.1. Результаты моделирования работы поискового навигационного алгоритма

2.3. Алгоритм определения начальных координат АНПА и эффективной скорости распространения звукового сигнала в воде

2.3.1. Результаты моделирования работы алгоритма определения

начальных координат АНПА

ГЛАВА 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАВИГАЦИИ АНПА В СЛУЧАЕ, КОГДА • ОШИБКА ЗАДАНИЯ ЕГО НАЧАЛЬНЫХ КООРДИНАТ НЕВЕЛИКА

3.1. Алгоритм оценивания координат АНПА в процессе выполнения миссии

3.2. Алгоритм формирования траектории движения мобильного гидроакустического маяка

3.3. Некоторые результаты моделирования рассмотренных алгоритмов

ГЛАВА 4. АЛГОРИТМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРИВЕДЕНИЯ АНПА К ГИДРОАКУСТИЧЕСКОМУ МАЯКУ

4.1. Алгоритм формирования траектории движения АНПА к маяку

4.2. Результаты моделирования работы алгоритма приведения АНПА к

гидроакустическому маяку

4.3. Организация процесса приведения АНПА к маяку

4.4. Заключение

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ОДНОМАЯКОВОЙ НАВИГАЦИИ НА БОРТУ АНПА «МАРК»

5.1. Краткое описание АНПА «МАРК»

5.2. Навигационный комплекс АНПА «МАРК»

5.3. Устройства комплексированной навигационной системы АНПА «МАРК»

5.4. Некоторые результаты морских испытаний

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АНПА - автономный необитаемый подводный аппарат

АНВА — автономный необитаемый водный аппарат

БАНС - бортовая автономная навигационная система

ГАНС - гидроакустическая навигационная система

ГАНС ДБ - гидроакустическая навигационная система с длинной базой

ГАНС СДБ - гидроакустическая навигационная система с синтезированной

длинной базой

ГАНС УКБ - гидроакустическая навигационная система с ультракороткой базой

ГАСС - гидроакустическая система связи

ГБО - гидролокатор бокового обзора

ДВФУ - Дальневосточный федеральный университет

ДРК - движительно-рулевой комплекс

ИИК - информационно-измерительный комплекс

ИПМТ ДВО РАН - Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук ЛВС - локальная вычислительная сеть

МАРК - морской автономный робототехнический комплекс

МГА - мобильная гидроакустическая антенна

МО - маяк-ответчик

НОЦ - научно-образовательный центр

НС - навигационная система

ОС - обеспечивающее судно

СПУ - система программного управления

ССП - система счисления пути

СТД - датчик солености, температуры и давления

ТЭД - датчик температуры, электропроводности, давления

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и алгоритмов одномаяковой навигации автономных необитаемых подводных аппаратов»

ВВЕДЕНИЕ

Автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА) хорошо зарекомендовали себя как эффективное средство для выполнения широкого спектра подводных работ и исследований. Общее признание получил тот факт, что методики, основанные на использовании АНПА, являются наиболее экологически безопасными [1, 13, 14, 16, 18, 21-23, 32-34, 39, 41, 44, 47-49, 55, 58, 59, 64, 74, 77, 79, 90, 96, 128, 130]. Применение АНПА позволяет проводить экологический мониторинг, исследовать донные ландшафты, выполнять оценки плотности поселения и биомассы, а также распределения бентосных животных на водных акваториях [6-12, 46, 50, 60, 78, 94, 107, 135]. С помощью АНПА можно исследовать обширные территории и сохранять целостность биоразнообразия, а также работать на больших глубинах и изучать районы со сложным рельефом и гидрологией. Особое внимание привлекают процессы распространения различных инородных веществ, связанные с бытовой и промышленной деятельностью, а также с засорением окружающей среды посредством выбрасывания в море источников опасных веществ [15, 17, 19, 20, 56,71,72, 86, 123-125].

Традиционные методики получения проб для подводных наблюдений в общем случае дороги и не обеспечивают детального покрытия акваторий [127]. Очевидно, что платформы, такие как АНПА, являются эффективными по стоимости, мобильными и способными адаптивно выявлять явления, которые интересны для изучения океанографических процессов, изменяющихся во времени и на значительных дистанциях. АНПА позволяют улучшить мониторинг окружающей среды и осуществлять предсказательное моделирование для принятия решений и регулирования, например, выбросами отработанных вод.

Одним из способов оценки состояния заданного района является покрытие его равномерно расположенными траекториями. На основе периодически получаемых данных с использованием интерполяционных

методов строятся карты, на которых отображаются концентрации примесей, и затем исследуется динамика процессов их распространения и перемешивания.

В зависимости от типа миссии, АНПА может быть оснащен разными наборами датчиков. При работе в верхних слоях океана в основном используются гидробиологические и гидрохимические датчики, такие как: датчик температуры, электропроводности, давления (ТЭД), доплеровский профилограф течений, флюорометр, оптический счетчик зоопланктона, датчики обратного оптического рассеяния, растворенного кислорода, питательных веществ и пр. Для выполнения наблюдений вблизи дна дополнительно используются: видеокамера, системы акустического зрения, многолучевой гидролокатор и гидролокатор бокового обзора, которые важны при изучении геологических изменений, а также флоры и фауны (экологии) морского дна. Кроме того, существует множество специальных исследований, например, микробная активность, которые можно выполнить только в лабораторных условиях на основе полученных проб воды.

Задачей исследования может быть изучение структуры поверхностных и подводных течений, возникающих в результате перемешивания теплых прибрежных вод с более холодными глубинными водами, и исследование влияния течений на характеристики водной среды.

Рассмотрим примеры выполнения работ с помощью одиночных АНПА для решения задач сбора информации. Начиная с 1999 г. в подобных исследовательских проектах используется АНПА АиШзиЬ [69]. Он оснащен датчиками: ТЭД, растворенного кислорода, флюорометром, датчиком нисходящего излучения и акустическим доплеровским измерителем скорости. Кроме того, в каждой экспедиции использовались дополнительные датчики для специальных целей. Например, гидролокатор высокого разрешения использовался для исследований в области рыбного промысла для оценки количества и распределения зоопланктона, а также для измерения толщины морского льда. Специальные датчики применялись для оценки концентрации растворенного метана. АиЮэиЬ был оборудован цитометром для анализа

одиночных частиц для исследования фитопланктона. Для Autosub была разработана система анализа содержания растворенного марганца в условиях морской среды в фиордовой системе Loch Etive в Шотландии. По результатам применения этой системы было выявлено, что глубоководные водоемы имеют более низкое содержание кислорода и более высокое содержание марганца.

Автономным подводным аппаратом Autonomous Benthic Explorer производилось обследование гидротермальных источников на северо-востоке Тихого океана на глубинах 2100-2250 м. Были выполнены измерения температуры, солености, скорости тепловых потоков и мутности воды, а также выполнены оценки изменения данных параметров во времени [68]. Одновременно была получена батиметрическая карта района работ.

Вудсхолский океанографический институт регулярно выполняет подводные исследования с использованием АНПА [65, 115, 118, 139]. Один из примеров с применением АНПА REMUS связан с исследованием состояния давнего кораблекрушения в Массачусетском заливе. Работа по фотографированию пятимачтовой шхуны Paul Palmer, затонувшей 13 июля 1913 г., выполнялась в октябре 2004 г. Для выполнения работ REMUS был оснащен четырьмя цветными камерами, ориентированными влево, вправо, прямо и вниз по отношению к продольной оси. Видео от правой, левой и нижней камер в реальном времени сжималось и записывалось в бортовой цифровой накопитель. Носовая и кормовая части затонувшего судна были помечены акустическими маяками, которые обеспечивали навигацию подводного аппарата. На основе полученных изображений с учетом информации о траектории движения подводного аппарата было сформировано панорамное (мозаичное) изображение места кораблекрушения.

Другой пример иллюстрирует возможность использования АНПА REMUS для оценки распространения грунта, взмученного при проведении дночерпательных работ. Для выполнения данных исследований подводный аппарат был оснащен мультисенсором YSI-6000. Предварительный анализ

показал, что уровни мутности и растворенного кислорода лежат в допустимых пределах.

Наконец, еще один из примеров связан с применением АНПА SAUVII (Falmouth Scientific Inc.) для измерения концентрации растворенного кислорода в Гринвичском заливе. Первый вариант данного подводного аппарата (SAUV I) является совместной разработкой ИПМТ ДВО РАН и AUSI (США) [3, 5, 51-53, 66]. Картографирование частоты и степени гипоксии (недостатка кислорода) на основе применения АНПА демонстрирует экономичный способ мониторинга чистоты водных акваторий. SAUV II предназначен для непрерывной работы в течение нескольких месяцев на основе использования солнечной энергии. Бортовые батареи аппарата подзаряжаются посредством солнечных панелей на поверхности в дневное время суток. Для получения более полной информации одновременно с концентрацией кислорода измерялись температура, электропроводность и давление с помощью датчика NXIC (Falmouth Scientific Inc.). Измерения проводились на трех протяженных галсах, соответствующих разным глубинам и в разной степени подверженных влиянию ветровых волн. Протяженность галсов составляла в среднем 15 км, время в пути - 7,5 часов и глубины 0-9 м. При этом за один галс SAUV использовал около 25% энергии бортовых аккумуляторов, емкость которых составляет 2000 А-ч.

На основании накопленного опыта специалисты отмечают некоторые преимущества использования АНПА по сравнению с привязными (телеуправляемыми и буксируемыми) подводными аппаратами при выполнении глубоководной площадной съемки [75, 97]:

1) при выполнении глубоководных работ для эксплуатации привязных подводных аппаратов требуется большое судно с мощным лебедочным оборудованием, а для обеспечения работы АНПА достаточно небольшого судна, которое может поддерживать работу нескольких АНПА одновременно, что позволяет во столько же раз уменьшить время и снизить стоимость выполнения работ; кроме того, АНПА не требует обязательного использования обеспечивающего судна и может работать с берега или с вертолета; АНПА

8

могут применяться подо льдом, в зонах больших приливов/отливов и на мелководье, где использование судов опасно или невозможно;

2) в процессе выполнения работ АНПА движется точно по указанному маршруту, в то время как траектория движения привязных подводных аппаратов отклоняется от обследуемого маршрута из-за влияния кабеля связи с обеспечивающим судном, который возмущается движением судна и подводными течениями (для смены галса АНПА достаточно нескольких минут, а буксируемой системе, в зависимости от глубины, от получаса до нескольких часов);

3) АНПА позволяют выполнять измерения с большей точностью, поскольку обеспечивают съемку в непосредственной близости от объекта исследования и являются более производительными, так как могут выполнять съемку со скоростью 3,5-4 узла, а глубоководные буксируемые системы - со скоростью 2-2,5 узла.

Опыт двух подводных работ с использованием АНПА HUGIN показал [97], что при использовании одного АНПА вместо буксируемой системы затраты на обследование фрагмента трубопровода длиной 81 км (рабочие глубины от 400 до 2200 м) в Мексиканском заливе были снижены на 59% (или $425000), а при обследовании участка дна 26 х 17 км (рабочая глубина 1500 м) около западной Африки - на 39% (или $1994000).

Один из примеров одновременной работы нескольких АНПА рассмотрен в [137]. Группа подводных аппаратов Ranger (Nekton Research) использовалась для решения двух задач:

1) локализации источника шлейфа посредством совместной работы группы аппаратов;

2) съемки движения фронта солености в устье реки Нью-Порт на побережье Северной Каролины.

Подводные аппараты были оснащены датчиками: ТЭД (постоянно), нитратов/нитритов, рН (кислотность) и хлорофилла (опции). Поиск источника шлейфа выполнялся тремя АНПА. Аппараты запускались из трех разных точек

9

и направлялись к эпицентру шлейфа, выполняя по высоте движение зигзагообразными траекториями. Оценка распространения фронта солености выполнялась четырьмя АНПА, которые двигались параллельными зигзагообразными траекториями в вертикальной плоскости.

Целью обследования водной акватории может являться обнаружение каких-либо характерных особенностей внешней среды. При этом исчерпывающее обследование может занять много времени и оказаться неэффективным. В этом случае следует использовать адаптивные алгоритмы выборочного исследования, которые дадут возможность автономному аппарату находить и отображать интересующие детали.

Одним из примеров локальной неоднородности внешней среды является пятно загрязнения, которое появляется в результате сброса технологических отходов из трубы или с судна в водную акваторию. Задачей обследования может быть локализация (оконтуривание) образовавшегося пятна. При неточном знании местоположения пятна загрязнения размеры участка местности, на которой следует выполнить обследование, могут составлять несколько километров. Допустим, что пятно имеет форму близкую к окружности с радиусом Я = 1 км, область поиска представляет собой квадрат размером 5><5 км, и требуется определить границы загрязнения с точностью 10 м. При использовании методики покрытия исследуемого района равномерной сетью галсов в виде меандра с шагом 10 м АНПА потребуется пройти путь длиной около 5 км * 500 = 2500 км, что займет 25 дней работы при суточном пробеге аппарата 100 км (при скорости движения АНПА 1,5 м/с и работе около 18 часов в сутки). В случае использования адаптивного алгоритма прослеживания границы пятна, подводному аппарату достаточно покрыть район сетью галсов с шагом 1 км, что составит максимум 5 км * 5 = 25 км - для обнаружения пятна и 2*Я"*7?*А;~19км - для оконтуривания области загрязнения, где к = 3 - коэффициент, учитывающий зигзагообразность траектории при движении вдоль границы пятна. Таким образом, использование

адаптивного алгоритма формирования траектории позволит сократить путь АНПА более чем в 56 раз и выполнить обследование за один день.

Другим примером неоднородностей внешней среды является шлейф, который образуется от расположенного на дне источника загрязнения под воздействием имеющихся в данном районе течений. Длина шлейфа может составлять несколько километров. В данном случае задачей обследования является определение местоположения источника загрязнения с точностью, обеспечивающей его визуальный осмотр, т.е. 2-5 метров, что накладывает еще более жесткие требования на шаг сетки при равномерном покрытии местности сетью галсов по сравнению с прослеживанием границы области загрязнения.

В ноябре 2002 г. вблизи острова Сан-Клементе (Калифорния) Вудсхолским океанографическим институтом были выполнены исследования с использованием АНПА REMUS по изучению распространения загрязнения от точечного источника при наличии течений [89]. Рабочая область для этих экспериментов составляла 250-300 м вдоль берега и около 100 м в перпендикулярном направлении. В качестве источника шлейфа использовался родаминовый краситель. Для определения его концентрации использовался флюорометр. На основе измерений формировалась траектория АНПА, сходящаяся к источнику загрязнения. Оценка скорости течения выполнялась с помощью доплеровского измерителя скорости. Одновременно с этим измерялись температура и электропроводность. Авторы указывают на высокую эффективность использования АНПА.

Результаты натурных исследований использования автономного водного аппарата типа каяк для локализации теплового шлейфа от атомной электростанции в заливе Чиспик (США) приведены в [73].

Ценность предоставляемых подводным аппаратом данных в большинстве случаев определяется точностью их навигационной привязки. В связи с этим разработка систем высокоточной навигации АНПА является чрезвычайно важной и актуальной задачей современной подводной робототехники.

В настоящее время все большее число ставящихся перед АНПА задач помимо высокой навигационной точности требуют от робототехнического комплекса еще и высокой мобильности. Существующие традиционные методы навигации АНПА строятся на базе бортовой системы счисления пути (ССП). Недостатком ССП является постепенное накопление ошибок, входящих в измерения используемых навигационных датчиков. В зависимости от точности последних, ошибки в определении местоположения АНПА могут составлять от нескольких десятков до сотен метров за час работы системы. В результате ССП не способна самостоятельно обеспечить высокую точность навигации АНПА при выполнении достаточно продолжительных миссий. Всплытие АНПА на поверхность для уточнения местоположения при помощи системы спутникового позиционирования является слишком затратным во временном и энергетическом плане. Для уменьшения накапливающейся со временем ошибки счисления необходимо периодически выполнять процедуру коррекции счисленных координат на основе данных, получаемых от других навигационных систем. Среди последних наиболее широкое распространение получили гидроакустические навигационные системы с длинной и ультракороткой базой (ГАНС ДБ, ГАНС УКБ).

В системе ГАНС ДБ имеется несколько маяков-ответчиков (МО), оборудованных приемо-передающими устройствами. АНПА имеет на борту излучатель гидроакустического сигнала, приемник, регистрирующий отклики от МО, и вычислитель, предназначенный для обработки поступающей информации и управления работой излучателя и приемника. Измеряемой величиной в данной системе является время распространения гидроакустического сигнала до МО и обратно. По дальностям до МО, положение которых определено заранее, вычисляется положение АНПА. В зависимости от размера зоны, в которой работает АНПА, период работы ДБ ГАНС может лежать в интервале от нескольких секунд до нескольких минут. Ошибка определения положения движущегося объекта в данном случае зависит от точности определения координат МО, знания эффективной скорости

звукового сигнала в воде, для перевода временных задержек распространения сигнала в дальности, и точности фиксации моментов прихода откликов от МО. Процедуру определения местоположения объекта существенно усложняют явление многолучевости и ложные срабатывания приемника ГАНС на шумы и импульсные помехи. Также возможны ситуации пропадания откликов из-за наличия препятствий между объектом и МО. Ошибка определения дальности между МО и подводным объектом может составлять от менее 0,01% от измеряемой дальности для прецизионных до более 0,1% для низкоточных ДБ ГАНС.

ГАНС ДБ предполагает развертывание и калибровку сети придонных маяков перед началом выполнения работ, а также их подъем по завершению работ. Данные операции могут занять до нескольких суток, и при этом имеется вероятность утраты маяков. Кроме того, дальность действия такой системы обычно не превышает 10 км. При обследовании больших площадей возникает необходимость в многократной переустановке системы, что существенно увеличивает время и стоимость выполнения работ.

ГАНС УКБ не могут обеспечить приемлемую точность при дистанциях между маяком и АНПА более 1 км из-за больших ошибок определения пеленга на маяк. Поэтому традиционные ГАНС в общем случае не способны обеспечить одновременно высокую мобильность робототехнического комплекса и точность навигации.

При разработке современных АНПА одной из основных целей является обеспечение высокой мобильности и экономической эффективности подводного робототехнического комплекса в целом, включая организацию навигационного обеспечения. Одним из способов повышения мобильности навигационного комплекса является использование сети гидроакустических маяков, движущихся по поверхности моря и определяющих свое местоположение с помощью GPS [80, 112, 133, 144]. Однако стоимость создания и эксплуатации таких систем высока.

Другим более экономичным способом создания мобильного навигационного комплекса для АНПА является разработка ГАНС с синтезированной длинной базой (ГАНС СДБ). Его основная идея состоит в использовании единственного мобильного навигационного маяка, буксируемого обеспечивающим судном или автономным необитаемым водным аппаратом. Работа навигационных систем данного класса основана на применении модемной гидроакустической связи, которая позволяет синхронно обмениваться пакетами навигационных данных между АНПА и обеспечивающим судном (ОС) и одновременно измерять время распространения акустического сигнала между ними [29, 83, 84, 85, 98, 147, 148, 149, 150]. Мобильный маяк может быть выполнен в виде автономного водного (поверхностного) аппарата или буксироваться обеспечивающим судном и его абсолютные координаты определяются достаточно точно с помощью DGPS. Следует отметить, что в настоящее время нет законченных работающих на АНПА версий ГАНС СДБ. Поэтому актуальной является задача разработки алгоритмического обеспечения мобильной одномаяковой навигации АНПА.

Что касается требуемой точности навигации, то при решении большинства прикладных задач с использование АНПА ошибка определения его местоположения не должна превышать 10 метров, а в некоторых случаях погрешность оценивания координат АНПА должна быть менее 1 метра.

Целью работы является разработка и исследование методов и алгоритмов навигации АНПА, основанных на использовании одного мобильного гидроакустического маяка. Основные задачи исследования:

- Разработка метода определения координат АНПА с помощью одного мобильного гидроакустического маяка.

- Разработка метода формирования траекторий движения мобильного маяка для повышения точности навигации АНПА.

- Разработка алгоритмов автоматического приведения АНПА к гидроакустическому маяку на основе дальномерной информации.

- Разработка структуры системы одномаяковой навигации и ее реализация на борту подводного аппарата «МАРК».

Методы исследования. При выполнении работы применялись методы теории автоматического управления, навигации, фильтрации, принятия решений, теории вероятностей и математической статистики, численного анализа, математического моделирования, а также проводились морские эксперименты.

Положения, выносимые на защиту:

- Метод определения местоположения АНПА при помощи одного мобильного гидроакустического маяка.

- Метод формирования траектории движения мобильного гидроакустического маяка, обеспечивающий повышение точности навигации подводного аппарата.

- Алгоритм автоматического приведения АНПА к гидроакустическому маяку с неизвестными координатами, использующий информацию о дальностях между АНПА и маяком, а также данные от бортовой системы счисления пути подводного аппарата.

- Структура системы одномаяковой навигации для АНПА. Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- Разработан метод навигации АНПА при помощи одного мобильного гидроакустического маяка, включающий в себя новый способ формирования и обработки навигационной информации для определения неизвестного начального местоположения АНПА, основанный на специальным образом организованном движении маяка относительно неподвижного АНПА, а также алгоритм на основе фильтра Калмана, позволяющий обеспечить с необходимой точностью навигацию АНПА при его движении по произвольной траектории в процессе выполнения миссии.

- Впервые предложен метод формирования траектории движения мобильного гидроакустического маяка, основанный на решении задачи минимизации ошибки оценивания местоположения АНПА путем использования информации о дальности между АНПА и маяком в точках формируемой траектории, а также текущей ковариационной матрицы ошибок определения местоположения АНПА.

- Разработан алгоритм автоматического приведения АНПА к гидроакустическому маяку с неизвестными координатами, заключающийся в определении наиболее вероятного местонахождения маяка путем постепенного уточнения его положения по мере получения результатов измерений дальности до него в процессе движения АНПА. Обоснованность и достоверность полученных результатов

обеспечивается корректным применением использованных в работе математических методов и подтверждается результатами численного моделирования и натурных экспериментов. Результаты исследования соответствуют основным общепринятым теоретическим и практическим положениям.

Практическая значимость полученных в диссертационной работе результатов заключается в том, что предложенные методы и алгоритмы, использующие для решения задачи определения местоположения АНПА с требуемой точностью информацию о дальностях до одного движущегося гидроакустического маяка, позволяют обеспечить высокую мобильность подводного робототехнического комплекса и существенно повысить эффективность его использования при решении широкого круга задач в море.

Реализация результатов работы. Предложенная структура системы одномаяковой навигации, а также разработанные методы и алгоритмы реализованы и используются в составе навигационно-управляющей системы подводного робототехнического комплекса «МАРК», который был разработан в научно-образовательном центре «Подводная робототехника», созданном на основе ИПМТ ДВО РАН и ДВФУ.

Представленные в диссертационной работе исследования выполнены в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (государственный контракт №02.740.11.0166 на выполнение в период 2009-2011 гг. научно-исследовательской работы по теме «Разработка многофункционального малогабаритного необитаемого подводного аппарата»), гранта РФФИ № 10-08-00249 на период 2010-2012 гг. на тему «Разработка комплексов интеллектуальных подводных роботов для долговременного сбора данных в океане», а также гранта ДВО РАН № 12-III-B-3-028 на тему «Разработка и исследование алгоритмов навигации автономных необитаемых подводных аппаратов, предназначенных для повышения мобильности подводных робототехнических комплексов», выполненного в 2012 г.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих всероссийских и международных научно-технических конференциях:

- Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, Владивосток, 2010 г.

- Четвертая Всероссийская научно-техническая конференция «Технические проблемы освоения Мирового океана», Владивосток, 2011 г.

- Международная научно-техническая конференция Underwater Intervention 2011, Новый Орлеан, США, 2011 г.

- Четвертая Всероссийская мультиконференция по проблемам управления, локальная научно-техническая конференция «Управление в распределенных сетецентрических и мультиагентных системах», Геленджик, 2011 г.

- XII Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства океанологических исследований», Москва, 2011 г.

- Международная конференция «Navigation, Guidance and Control of Underwater Vehicles», Порту, Португалия, 2012 г.

- 10-й Тихоокеанско-Азиатский симпозиум по шельфовым технологиям

180РЕ РАСОМ8-2012, Владивосток, 2012 г.

Публикация результатов работы. По теме диссертационной работы опубликованы 12 печатных работ, из которых 3 статьи в журналах из списка, рекомендованного ВАК РФ, 8 докладов на международных и всероссийских конференциях, одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из списка условных обозначений, введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 150 наименований, и двух приложений. Работа изложена на 161 странице машинописного текста, содержит 70 рисунков и 8 таблиц.

Краткое содержание работы. Во введении обосновывается актуальность направления исследования диссертационной работы, приводится обзор современных разработок в данной области, формулируются цель и задачи исследования.

В первой главе выполняется анализ современных методов определения местоположения АНПА, направленных на повышение мобильности подводного робототехнического комплекса.

Во второй главе рассматривается задача определения начального местоположения АНПА. Потребность в решении данной задачи возникает на практике при выполнении глубоководных миссий, в которых имеет место длительный процесс заглубления АНПА, прежде чем он достигнет требуемой высоты над дном и станет возможной работа системы счисления пути относительно дна. При этом вследствие наличия течений снос АНПА за время заглубления может составлять несколько сотен метров. Предложены и исследованы подходы, а также несколько алгоритмов, позволяющих определить неизвестные координаты АНПА.

В третьей главе рассматривается задача обеспечения навигации АНПА в случае, когда текущая ошибка определения его местоположения невелика и

справедлива линеаризация соотношений, связывающих координаты АНПА и результаты измерений дальностей до мобильного маяка. При этом исходная задача навигации сводится к задаче оценивания местоположение АНПА. В процессе выполнения миссии координаты АНПА оцениваются с помощью расширенного фильтра Калмана. В главе 3 также описан метод повышения точности навигации АНПА за счет движения маяка и алгоритм формирования траектории движения мобильного гидроакустического маяка, позволяющий минимизировать неточность оценивания координат АНПА.

В четвертой главе представлен алгоритм автоматического приведения АНПА к гидроакустическому маяку на основе данных от системы счисления пути и информации о дальности до маяка. Решение данной задачи необходимо для обеспечения возможности продолжительной работы АНПА. При этом он должен быть способен в автоматическом режиме подходить со значительного расстояния к оснащенным гидроакустическими маяками донной доковой станции или поверхностному бую, местоположение которых может быть заранее неизвестно, осуществлять стыковку с ними для подзарядки аккумуляторов, передачи накопленных данных и получения нового задания.

В пятой главе рассмотрена структура комплексированной системы навигации в составе АНПА «МАРК», включающей бортовую автономную навигационную систему и гидроакустическую навигационную систему с синтезированной длинной базой, использующую один мобильный маяк.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Дубровин, Федор Сергеевич

Выводы. В процессе морских испытаний в реальных морских условиях в режиме реального времени АНПА полностью выполнил программу-задание (миссию). На основе анализа накопленных во время выполнения миссии данных и визуальной оценки траектории движения АНПА можно сделать вывод о том, что миссия выполнена корректно.

Таким образом, подтверждены работоспособность комплекса при формировании на борту обеспечивающего судна программы-задания (миссии) с использованием пульта оператора, загрузки ее в АНПА и исполнения в реальных морских условиях в режиме реального времени.

На основании выполнения данного этапа морских испытаний был сделан вывод о готовности АНПА ко второму этапу морских испытаний, основной целью которого является испытание комплексированной навигационной системы АНПА «МАРК».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе, состоят в следующем:

1. Разработан метод, позволяющий с требуемой точностью оценивать местоположение АНПА на основе использования одного мобильного гидроакустического маяка.

2. Разработан метод формирования траектории движения мобильного гидроакустического маяка, обеспечивающий повышение точности навигации подводного аппарата.

3. Разработан алгоритм автоматического приведения АНПА к гидроакустическому маяку с неизвестными координатами, использующий информацию о дальностях между АНПА и маяком, а также данные от бортовой системы счисления пути подводного аппарата.

4. Разработана структура системы одномаяковой навигации, которая внедрена на борту АНПА «МАРК». Разработанное алгоритмическое обеспечение реализовано в виде программных модулей, которые интегрированы и протестированы в составе предложенной системы одномаяковой навигации АНПА «МАРК».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дубровин, Федор Сергеевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агеев, М. Д. Автоматические подводные аппараты / М. Д. Агеев, Б. А. Касаткин, Л. В. Киселев и др. - Л.: Судостроение, 1981. - 223 с.

2. Агеев, М. Д. Автономные подводные роботы. Системы и технологии / М.Д.Агеев, Л.В.Киселев, Ю.В.Матвиенко и др.- М.: Наука, 2005. 400 с.

3. Агеев, М. Д. О разработке экспериментального образца солнечного автономного подводного аппарата / М. Д. Агеев, В. Е. Горнак, Д. Б. Хмельков// Вестник ДВО РАН. - Владивосток: Дальнаука, 1998. -№3. - С. 3-11.

4. Агеев, М. Д. Системы подводной навигации АЕ1ПА / М. Д. Агеев, Ю. В. Ваулин, Л. В. Киселев, Ю. В. Матвиенко, Н. И. Рылов, А. Ф. Щербатюк / Материалы VIII Международной научно-технической конференции «Современные методы и средства океанологических исследований» - Москва, 2003. - С. 13-21.

5. Агеев, М. Д. Усовершенствованная система управления солнечного АНПА и результаты испытаний аппарата на длительную работу / М. Д. Агеев, Д. Р. Блидберг, В. Е. Горнак, Ю. В. Ваулин, Д. Б. Хмельков, А. Ф. Щербатюк //Морские технологии. Вып. 4. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - С. 24-32.

6. Адрианов, А. В. Методология мониторинга морского биоразнообразия (региональный и локальный уровни) / А. В. Адрианов, В Г. Тарасов // Научные основы сохранения биоразнообразия Дальнего Востока России. - Владивосток: Дальнаука, 2006. - С. 10-29.

7. Адрианов, А. В. Применение и перспективы сезонного видеомониторинга на особо охраняемых морских акваториях залива Петра Великого (Японское море) / А. В. Адрианов, В. Г. Тарасов, А. Ф. Щербатюк // Вестник ДВО РАН. - Владивосток: Дальнаука, 2005. - №1. - С. 19-26.

8. Адрианов, А. В. Реакция морской биоты на изменения природной среды и климата на примере залива Петра Великого Японского моря / А. В. Адрианов, М. А. Ващенко, А. Ю. Звягинцев, Т. Ю. Орлова, А. С. Соколовский, И. Г. Сясина // Изменения окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы. - М: ИФЗ РАН, 2008.-Т. 4.-С. 153-166.

9. Адрианов, А. В. Современные проблемы изучения морского биологического разнообразия // Биология моря. - 2004. - № 1. - С. 3-19.

10. Адрианов, А. В. Стратегия и методология изучения морского биоразнообразия // Биология моря. - 2004. - № 2. - С. 91-95.

11. Адрианов, А. В. Экологическая безопасность морских акваторий России / А. В. Адрианов, В. Г. Тарасов // Динамика морских экосистем и современные проблемы сохранения биологического потенциала морей России. - Владивосток: Дальнаука, 2007. - С. 177-194.

12. Адрианов, А. В. Экологические региональные проблемы дальнего востока России и проект «Реакция морской биоты на изменения природной среды и климата» // Реакция морской биоты на изменения природной среды и климата: материалы комплексного регионального проекта ДВО РАН по программе Президиума РАН. - Владивосток: Дальнаука, 2007. - С. 7-18.

13. Алексеев, В. В. Геоинформационная система мониторинга водных объектов и нормирования экологической нагрузки [Электронный ресурс] / В. В. Алексеев, Н. И. Куракина, Н. В. Орлова // АгсЯеу1еш. 2006. №1 (36).. - Электрон, дан. - Режим доступа: www.dataplus.ru/Arcrev.

14. Бабак, Л. Н. Автоматизация мониторинга водных экосистем с помощью подводных аппаратов / Л. Н. Бабак, В. А. Бурундуков, М. Ю. Савенко // Измерение, контроль, информатизация: Материалы 5-й Международной научно-технической конференции. 1-3 июня 2004 г. - Барнаул: Изд-во АГТУ им. И.И. Ползунова, 2004. - С. 113-117.

15. Бабак, Л. Н. Автоматизация обследования локальных неоднородностей водной среды с помощью АНПА / Л. Н. Бабак, А. Ф. Щербатюк // Управление и информационные технологии. Доклады 5-й научной конференции 14-16 октября 2008 г. - С-Пб: Изд-во «ЛЭТИ», 2008. - Т. 2 -С. 153-156.

16. Бабак, Л. Н. Использование ГИС-технологий для мониторинга донных экосистем / Л. Н. Бабак, В. И. Дулепов, А. Н. Кравченко, Н. Н. Лелюх // Технические проблемы освоения Мирового океана. Сборник статей международной научно-технической конференции ИПМТ ДВО РАН . -Владивосток: Дальнаука, 2007. - С. 184-191.

17. Бабак, Л. Н. Некоторые методы оценивания состояния водных акваторий с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов / Л. Н. Бабак, А. Ф. Щербатюк // Мехатроника, автоматизация и управление - 2010 - №5 - С. 74-78.

18. Бабак, Л. Н. О применении необитаемых подводных аппаратов для исследования водных экосистем / Л. Н. Бабак, В. И. Дулепов, Н. Н. Лелюх, Ю. В. Ваулин, А. Ф. Щербатюк // Подводные технологии. -Владивосток: Дальнаука, 2005. - № 1 - С. 59-68.

19. Бабак, Л. Н. О формировании траектории движения автономного необитаемого подводного аппарата при обследовании локальных неоднородностей водных акваторий / Л. Н. Бабак, А. Ф. Щербатюк // Технические проблемы освоения Мирового океана. Сборник статей международной научно- технической конференции ИПМТ ДВО РАН. -Владивосток: Дальнаука, 2007 - С. 36-43.

20. Бабак, Л. Н. Об одном алгоритме поиска источника подводного шлейфа, основанном на использовании группы АНПА / Л. Н. Бабак, А. Ф. Щербатюк // Сборник трудов электронного научного периодического издания «Управление большими системами», выпуск ЗОЛ «Сетевые модели в управлении». - М: ИПУ РАН, 2010. - С. 536-548.

21. Бабак, Л. Н. Применение необитаемых подводных аппаратов для исследования шельфа // Экология и жизнь. Сборник статей IX Международной научно-практической конференции 22-23 июня 2006 г. -Пенза: НОУ «Приволжский Дом знаний», 2006. - С. 141-143.

22. Бабак, Л. Н. Применение подводного аппарата ТБЬ для экологических исследований / Л. Н. Бабак, Д. Я. Борейко, Н. Н. Лелюх, А. Ф. Щербатюк // Современные методы и средства океанологических исследований. Материалы XI Международной научно-технической конференции. - М.: 2009. - Ч. 3. - С. 109-113.

23. Бабак, Л. Н. Современные технические средства в подводных экологических исследованиях / Л. Н. Бабак, В. И. Дулепов, А. Ф. Щербатюк. - Владивосток: Дальнаука, 2008. - 164 с.

24. Безручко, Ф. В. Модель системы экстремального регулирования для решения задачи приведения объекта к источнику сигнала / Ф. В. Безручко, И. Н. Бурдинский // Материалы докладов IV Всероссийской науч.-техн. конференции «Технические проблемы освоения Мирового океана». Владивосток: Дальнаука. 2011. С. 304-309.

25. Борейко, А. А. Алгоритмы обработки видео изображений для решения некоторых задач управления и навигации автономных необитаемых подводных аппаратов / А. А. Борейко, А. В. Воронцов, А. А. Кушнерик, А. Ф. Щербатюк// Подводные исследования и робототехника. - 2010.-№1. - С. 29-39.

26. Ваулин, Ю. В. Исследование некоторых алгоритмов одномаяковой навигации АНПА / Ю. В. Ваулин, Ф. С. Дубровин, А. Ф. Щербатюк // IV Всероссийская науч.-техн. Конференция «Технические проблемы освоения Мирового океана»: материалы докл. Владивосток: Дальнаука, 2011. С. 405-413.

27. Ваулин, Ю. В. Исследование работы элементов системы приведения автономного необитаемого подводного аппарата / Ю. В. Ваулин, А. В. Инзарцев, А. В. Матвиенко, А. М. Павин, А. Ф. Щербатюк //

144

Материалы международной научно-технической конференции «Технические проблемы освоения Мирового океана», Владивосток, 14-17 сентября 2005. С. 40-45.

28. Ваулин, Ю. В. Малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат МАРК нового поколения для выполнения групповых операций / Ю. В. Ваулин, Ф. С. Дубровин, А. А. Кушнерик, И. Е. Туфанов, А. Ф. Щербатюк// Мехатроника, автоматизация, управление.- 2012.-№6.-С. 59-65.

29. Ваулин, Ю. В. Навигационное обеспечение автономного необитаемого подводного аппарата ММТ-3000 / Ю. В. Ваулин, Ю. В. Матвиенко, А. Ф. Щербатюк // XIV международная конференция по интегрированным навигационным системам: материалы докл. СПб., 2007. С. 251-256.

30. Ваулин, Ю. В. Система бортового управления и навигации малогабаритного автономного необитаемого подводного аппарата. Свидетельство № 2011613759 о государственной регистрации программы для ЭВМ / А. Ф. Щербатюк, Ю. В. Ваулин, Ф. С. Дубровин. - Заявка № 2011611721 от 15 марта 2011 г.; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 13 мая 2011 г.

31. Ваулин, Ю.В. Исследование некоторых алгоритмов одномаяковой навигации АНПА / Ю. В. Ваулин, Ф. С. Дубровин, А. Ф. Щербатюк // Материалы 4-й Всероссийской научно-технической конференции «Технические проблемы освоения Мирового океана», 3-7 октября 2011 г. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - С. 411 - 419.

32. Вронский, В. А. Экология: Словарь-справочник / Изд. 2-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2002. - 576 с.

33. Гусарова, И. С. Опыт гидробиологических исследований с использованием телеуправляемого и автономного подводных аппаратов / И. С. Гусарова, В. В. Евтушенко, В. П. Красовский // Морские технологии. Вып. 2. - Владивосток: Дальнаука, 1998. - С. 219-228.

34. Дубейковский, Л. В. Основы подводного ландшафтоведения: (Управление морскими экосистемами) / Л. В. Дубейковский, В. В. Жариков, Б. В. Преображенский. - Владивосток: Дальнаука, 2000. -352 с.

35. Дубровин, Ф. С. Малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат для выполнения групповых операций на шельфе / Ф. С. Дубровин, И. Е. Туфанов, А. Ф. Щербатюк // Материалы XII Международной научно-технической конференции «Современные методы и средства океанологических исследований», 23 - 25 ноября 2011 г. - Москва, 2011. - Т. 2 - С. 66 - 69.

36. Дубровин, Ф. С. Навигационно-управляющий комплекс автономного необитаемого подводного аппарата для выполнения групповых операций / Ф. С. Дубровин, Е. И. Непостаев, Н. В. Сураев, М. В. Денисенко, И. Е. Туфанов, А. Ф. Щербатюк // Материалы 4-й Всероссийской мультиконференции по проблемам управления. Локальная научно-техническая конференция «Управление в распределенных сетецентрических и мультиагентных системах» (УРСиМС-2011), 3 - 8 октября 2011 г. - Дивноморское, Россия, 2011.

37. Дубровин, Ф. С. Об одном алгоритме автоматического приведения автономного необитаемого подводного аппарата к гидроакустическому маяку // Приборы. - 2012. - №4. - С. 28 - 34.

38. Дубровин, Ф. С. Об одном алгоритме приведения автономного необитаемого подводного аппарата к гидроакустическому маяку // Материалы 4-й Всероссийской научно-технической конференции «Технические проблемы освоения Мирового океана», 3-7 октября 2011 г. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - С. 420 - 425.

39. Дулепов, В. И. Анализ и моделирование процессов функционирования экосистем залива Петра Великого / В. И. Дулепов, Н. Н. Лелюх, О. А. Лескова — Владивосток: Дальнаука, 2002. - 248 с.

40. Илларионов, Г. Ю. Донные причальные устройства для автономных необитаемых подводных аппаратов / Г. Ю. Илларионов, А. Ф. Щербатюк, А. А. Кушнерик, А. Г. Квашнин // Двойные технологии. 2011. №1. С. 2843.

41. Мокиевский, В. Использование телеуправляемого подводного аппарата ГНОМ в гидробиологических исследованиях / В. Мокиевский, Б. Я. Розман, А. Б. Цетлин // Современные методы и средства океанологических исследований. Материалы IX Международной научно-технической конференции. - М: 2005. - Ч. 1 - С. 140-144.

42. Мун, С. А. Разработка элементов системы программного управления автономного необитаемого подводного аппарата на основе ОС Linux / С. А. Мун, Ф. С. Дубровин, Е. И. Непостаев, А. В. Сенченко, Н. В. Сураев, Ю. Р. Дубовой, А. А. Коваленко // Материалы Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, 12 - 14 мая 2010 г. - Владивосток, 2010. - С. 168 - 169.

43. Павин, А. М. Автоматическое приведение автономного подводного робота к гидроакустическому маяку // Подводные исследования и робототехника. 2008. № 1. С. 32-38.

44. Щербатюк А. Ф. Технология экологического мониторинга прибрежных зон с использованием необитаемых подводных аппаратов / А. Ф. Щербатюк, В. И. Дулепов // Экологические системы и приборы. -М: Научтехлитиздат, 2001. - Т. 6. - С. 22-23.

45. Щербатюк, А. Ф. Алгоритмы определения местоположения АНПА на основе информации о дальности до одного мобильного гидроакустического маяка / А. Ф. Щербатюк, Ф. С. Дубровин // Информационно-измерительные и управляющие системы. — 2012. - №9. -С. 26-39.

46. Щербатюк, А. Ф. Использование подводного аппарата TSL для поиска скоплений, оценки видового состава и численности донных гидробионтов

на шельфе / А. Ф. Щербатюк, Ю. В. Ваулин, С. В. Явнов, JL С. Якубова // Морские технологии. Вып. 5. - Владивосток: Дальнаука, 2003. - С. 32-34.

47. Щербатюк, А. Ф. Результаты экологических исследований с использованием подводного аппарата в бухте Парис / А. Ф. Щербатюк,

A. А. Борейко, Ю. В. Ваулин, В. И. Дулепов, Н. Н. Лелюх,

C.В. Мальцева // Технические проблемы освоения Мирового океана. Материалы докладов III Всероссийской науч.-техн. конференции. -Владивосток: Дальнаука, 2009. - С. 287-292.

48. Щербатюк, А. Ф. Технология сбора данных для экологических исследований с помощью подводных роботов / А. Ф. Щербатюк,

B. И. Дулепов, В. С. Любимов // Человек в прибрежной зоне: опыт веков. Материалы международной междисциплин. конференции. -Петропавловск-Камчатский, 2001. - С. 51-54.

49. Adrianov, А. V. Ecological and biological shelf research using UUV in the FEB RAS / A. V. Adrianov, A. Ph. Scherbatyuk // Proceedings of Workshop on AUV systems and sensors technology, Kona, Hawaii, 2010.

50. Adrianov, A. V. Marine biological diversity: patterns, processes and modern methodology// Russian Journal of Nematology. - 2003. - Vol. 11. N 2. - P. 119-126.

51. Ageev, M. D. Mission control system for solar AUV and results of the vehicle long time operation trials / M. D. Ageev, D. R. Blidberg, V. E. Gornak,

D. B. Khmelkov, A. Ph. Scherbatyuk, Ju. V. Vaulin // Proc. of the 11th Int. Symp. on Unmanned Untethered Submersible Technology, New Hampshire, 2001.

52. Ageev, M. D. Results of the Evaluation and Testing of the Solar Powered AUV and its Subsystems / M. D. Ageev, D. R. Blidberg, J. C. Jalbert, C. J. Melchin, D. P. Troop// 11th International Symposium on Unmanned Untethered Submersible Technology, Durham, NH, August 23-25, 1999.

53. Ageev, M. D. Solar AUV-Sampling System for the 21-st Centure/ M.D. Ageev, D. R. Blidberg, J. C. Jalbert // Proc. of Pacific Rim'97. Singapore. 1997.

54. Ageev, M. D. TSL - underwater robot with data-command link by fiber-optical cable / M. D. Ageev, A. Ph. Scherbatyuk, Yu. V. Vaulin // Proc. of Intern Fundamental Problems of Opto and Microelectronics. Conference, Vladivostok, Russia, 11-15 September, 2000.

55. Akizono, J. A plan of utilization of AUVs in shallow water / J. Akizono, T. Tanaka, E. Sato, Y. Suzuki // UT. - 1998. - P. 155-158.

56. Albro, C.S., Comparison of Real Time Plume Tracking Methods in Coastal Waters / C. S. Albro, A. D. Mansfield // Proceedings of the 0ceans-2005 MTS/IEEE Conference, September 18-23, 2005, Washington, USA, ISBN CD-ROM: 0-933957-33-5.

57. Allen, B. Autonomous Docking Demonstrations with Enhanced REMUS Technology / B. Allen, T. Austin, N. Forrester, R. Goldsborough, A. Kukulya, G. Packard, M. Purcell, R. Stokey // Proceedings of the MTS/IEEE OCEANS 2006 Conference, Boston, MA, USA, September 2006.

58. Allen, R. Line of Sight Guidance with Intelligent Obstacle Avoidance for Autonomous Underwater Vehicles / R. Allen, Z. Feng, X. Wu, J. Zhu // Proceedings of the 0ceans-2006 MTS/IEEE Conference, September 18-21, 2006, Boston, USA, ISBN CD-ROM: 1-4244-0115-1.

59. Amakasu, K. Design and concept of a biointeractive autonomous underwater vehicle «BA-1» / K. Amakasu, T. Arimoto, J. Choi, M. Endo, H. Kondo, R. Matsui, M. Matsushima, Y. Miyamoto, K. Nagahashi, K. Nakane, Y. Nishida, E. Shimizu // Proceedings of the 0ceans-2010 MTS/IEEE Conference, May 12-15, 2010, Sydney, Australia, ISBN CD-ROM: 090526013.

60. Anderson, T. Autonomous underwater vehicle (AUV) for mapping marine biodiversity in coastal and shelf waters: implications for marine management / T.Anderson, N.Barrett, N.Hill, S.Nichol, J. Seiler, S.Williams//

149

Proceedings of the 0ceans-2010 MTS/IEEE Conference, May 12-15, 2010, Sydney, Australia, ISBN CD-ROM: 090526-013.

61. Bahr, A. Cooperative Localization for Autonomous Underwater Vehicles. Ph.D. dissertation, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA, February 2009.

62. Batista, P. Single Beacon Navigation: Observability Analysis and Filter Design / P. Batista, C. Silvestre, P. Oliveira // Proceedings of the American Control Conference, Marriott Waterfront, Baltimore, MD, USA June 30-July 02, 2010.

63. Batista, P. Single Range Navigation in the Presence Constant Unknown Drifts / P. Batista, C. Silvestre, P. Oliveira // Proceedings of the European Control Conference 2009, Budapest, Hungary, August 21-26, 2009.

64. Bellingham, J.G. An adaptive triggering method for capturing peak samples in a thin phytoplankton layer by an autonomous underwater vehicle / J. G. Bellingham, R. S. McEwen, J. P. Ryan, Y. Zhang // Proceedings of the 0ceans-2009 MTS/IEEE Conference, May 11-14, 2009, Bremen, Germany, ISBN CD-ROM: 090526-013.

65. Benjamin, M. Autonomous Underwater Vehicles: Trends and Transformations / M. Benjamin, D. M. Crimmins, T. B. Curtin, J. Curcio,

C. Roper // MTS Journal - 2005. - vol. 39, No. 3. - P. 65-75.

66. Blidberg, D. Recent Field Experience Using Multiple Cooperating SAUVs /

D. Blidberg, S. Chappell, R. Komerska, at al.// Proceedings of 15th International Symposium on Unmanned Untethered Submersible Technology (UUST07), August 19-22, 2007, Durham, New Hampshire, USA.

67. Boreyko, A. A. Precise UUV positioning based on images processing for underwater construction inspection / A. A. Boreyko, S. A. Moun, A. Ph. Scherbatyuk // Proc. of PACOMS'08, November 10-13. Bangkok, Thailand, 2008.

68. Bradley, A. M. Surveying deep-sea hydrothermal vent plumes with the autonomous benthic explorer (ABE) / A. M. Bradley, D. R. Yoerger, at al. //

150

Proc. of the 11th Int. Symp. on Unmanned Untethered Submersible Technology, New Hampshire, 2001.

69. Brandon, M. Standard and special: Sensors used during the Autosub Science Missions programme / M. Brandon, A. S. Brierley, P. Burkill, D. M. Farmer, P. G. Fernandes, D. P. Connelly, A. Cunningham, C. R. German, G. Griffiths, N. Millard, S. D. McPhail, T. Osborn, P. Stevenson, D. A. Smeed, K. Stansfield, P. J. Statham, S. A. Thorpe // Workshop on Sensors and Sensing Technology for Autonomous Ocean Systems, Miami, USA, April 4, 2001.

70. Brown, H. C. An Overview of Autonomous Underwater Vehicle Research and Testbed at PeRL / H. C. Brown, A. Kim, R. M. Eustice // Marine Technology Society Journal, Spring 2009, Volume 43, Number 2, pp. 33-47.

71. Byrne, R. Algorithms and Analysis for Underwater Vehicle Plume Tracing / R. Byrne, S. Eskridge, J. Hurtado, E. Savage // Sandia National Laboratories report. 2004.

72. Cannell, C. J. A comparison of two approaches for adaptive sampling of environmental processes using autonomous underwater vehicles / C. J. Cannell, D. J. Stilwell // Proceedings of the 0ceans-2005 MTS/IEEE Conference, September 18-23, 2005, Washington, USA, ISBN CD-ROM: 0-933957-33-5.

73. Cannell, Ch. J. Boundary tracking and rapid mapping of a thermal plume using an autonomous vehicle / Ch. J. Cannell, A. S. Gadre, D. J. Stilwell // Proceedings of the 0ceans-2006 MTS/IEEE Conference, September 18-21, 2006, Boston, USA, ISBN CD-ROM: 1-4244-0115-1.

74. Chance, T. S. Cable route surveys utilizing Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) / T. S. Chance, A. A. Kleiner, J. Lee, J. G. Northcutt // MTS Journal. -2000.-vol. 34,N3.-P. 11-16.

75. Chance, T.S. The Hugin 3000 AUV/ T. S. Chance, A.A.Kleiner, J. G. Northcutt // Sea Technology, December 2000, P. 10-14.

76. Chitre, M. Path Planning for Cooperative Underwater Range-Only Navigation using a Single Beacon// Proceedings of the International Conference on

Autonomous and Intelligent Systems (AIS) 2010, Povoa de Varzim, Portugal, June 2010.

77. Clark, A. M. On Integrating and Sustaining a National Ocean Observing System // MTS Journal. - 2003. - Vol. 37, N 3. - P. 5-8.

78. Clarke, M. E. Computer-assisted analysis of near-bottom photos for benthic habitat studies. / M. E. Clarke, V. L. Ferrini, H. Singh, W. Wakefield, K. York // Proceedings of the 0ceans-2006 MTS/IEEE Conference, September 18-21,2006, Boston, USA.

79. Corfield, S. Unmanned surface vehicle collects ocean data // International ocean systems September-October 2001. - P. 8-9.

80. Curcio, J. Experiments in Moving Baseline Navigation using Autonomous Surface Craft / J. Curcio, J. Leonard, J. Vaganay, A. Patrikalakis, A. Bahr, D. Battle, H. Schmidt, M. Grund/ Proc. of OCEANS'05 MTS/IEEE. Washington, USA, 2005.

81. Denisenko, M. Control System of Small AUV for Multiple Vehicle Operation / M. Denisenko, F. Dubrovin, S. Mun, E. Nepostaev, N. Suraev, I. Tuphanov, Y. Vaulin // Proceedings of the international conference and exhibition «Underwater Intervention 2011», February 22-24, 2011.- New Orleans, USA, 2011.

82. Dubrovin, F. S. Research of Single Mobile Acoustic Beacon Motion Algorithm for Accurate AUV Navigation // Proceedings of the Pacific Asia Offshore Mechanics Symposium (PACOMS). - Vladivostok, Russia, 2012.

83. Eustice, R. M. Experimental Results in Synchronous-Clock One-Way-Travel-Time Acoustic Navigation for Autonomous Underwater Vehicles / R. M. Eustice, L. L. Whitcomb, H. Singh, M. Grund // Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, Rome, Italy, April 2007.

84. Eustice, R. M. Recent Advances in Synchronous-Clock One-Wav-Travel-Time Acoustic Navigation / R. M. Eustice, L. L. Whitcomb, H. Singh, M. Grund //

Proceedings of the IEEE/MTS OCEANS 2006 Conference, Boston, MA, USA, September 2006.

85. Eustice, R. M. Synchronous-Clock One-Way-Travel-Time Acoustic Navigation for Underwater Vehicles / R. M. Eustice, H. Singh, L. L. Whitcomb // Journal of Field Robotics, Special Issue on State of the Art in Maritime Autonomous Surface and Underwater Vehicles, 2011.

86. Evangelinos, C. Path Planning Methods for Adaptive Sampling of Environmental and Acoustical Ocean Fields / C. Evangelinos, P. J. Haley, W. G. Leslie, P. Lermusiaux, N. M. Patrikalakis, A. R. Robinson, H. Schmidt,

D.Wang, N. K. Yilmaz // Proceedings of the 0ceans-2006 MTS/IEEE Conference, September 18-21, 2006, Boston, USA, ISBN CD-ROM: 1-42440115-1.

87. Fallon, M. Cooperative AUV Navigation using a Single Surface Craft / M. Fallon, G. Papadopoulos, J. J. Leonard // Field and Service Robotics (FSR), July 2009.

88. Fallon, M. F. Cooperative AUV Navigation using a Single Maneuvering Surface Craft / M. F. Fallon, G. Papadopoulos, J. J. Leonard, N. M. Patrikalakis // The International Journal of Robotics Research, Vol. 29, October 2010.

89. Farrell, J. A. Chemical Plume Tracing Experimental Results with a REMUS AUV / J. A. Farrell, S. Pang, W. Li, R. Arrieta // Proceedings of the Oceans-2003 MTS/IEEE Conference, September 22-26, 2003, San Diego, USA. -P. 962-968.

90. Farrington, S. SCIMPI: A New Seafloor Observatory System / S. Farrington,

E. Massion, K. Moran, C. Paull, R. Stephen, A. Trehu, W. Ussier // Proceedings of the 0ceans-2006 MTS/IEEE Conference, September 18-21, 2006, Boston, USA, ISBN CD-ROM: 1 -4244-0115-1.

91. Ferreira, B. Single Beacon Navigation: Localization and Control of the MARES AUV / B. Ferreira, A. Matos, N. Cruz // Proceedings of the OCEANS

2010 MTS/IEEE Conference & Exhibition, Seattle, USA, September 20-23, 2010.

92. Ferreira, B. Single Beacon Navigation: Localization and Control of the MARES AUV / B. Ferreira, A. Matos, N.Cruz/ Proc. of OCEANS'10 MTS/IEEE, September 20-23. Seattle, USA, 2010.

93. Gadre, A. Observability Analysis in Navigation Systems With an Underwater Vehicle Application. Ph.D. dissertation, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, January 2007.

94. Gobi, A. F. Towards generalized benthic species recognition and quantification using computer vision// Proceedings of the 0ceans-2010 MTS/IEEE Conference, May 12-15, 2010, Sydney, Australia, ISBN CD-ROM: 090526013.

95. Goede, G. M. Recovering Unmanned Undersea Vehicles With a Homing and Docking Sonar / G. M. Goede, D. Norris // Proceedings of the MTS/IEEE OCEANS 2005 Conference, Washington, D.C., USA, September 2005.

96. Guillemot, E. The data management system for the VENUS and NEPTUNE cabled observatories / E. Guillemot, B. Pirenne // Proceedings of the Oceans-2009 MTS/IEEE Conference, May 11-14, 2009, Bremen, Germany, ISBN CD-ROM: 090526-013.

97. Hagen, P. E. The HUGIN AUV «Plug and Play» payload system / P. E. Hagen, J. Kristensen // Proceedings of the 0ceans-2002 MTS/IEEE Conference, October 29-31, 2002, Mississippi, USA.

98. Hegrenaes, 0. Underwater Transponder Positioning and Navigation of Autonomous Underwater Vehicles / 0. Hegrenaes, K. Gadey, О. K. Hageny, P. E. Hagen // Proceedings of the IEEE/MTS OCEANS 2009 Conference and Exhibition, Biloxi, Mississippi, USA, October 26-29, 2009.

99. Inter Process Communication (IPC) [Электронный ресурс] / Carnegie Mellon University. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.cs.cmu.edu/~ipc, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

100. Inzartsev, А. V. Algorithms of Autonomous Docking System Operation for Long Term AUV / A. V. Inzartsev, Yu. V. Matvienko, A. M. Pavin,

iL

Yu. V. Vaulin, A. Ph. Scherbatyuk// Proceedings of the 14 International Symposium on Unmanned Untethered Submersible Technology (UUST), Durham, New Hampshire, USA, August 2005.

101. Jouffroy, J. An Algebraic Perspective to Single-Transponder Underwater Navigation / J. Jouffroy, J. Reger // Proceedings of the IEEE 2006 CCA/CACSD/ISIC, Munich, Germany, 2006.

102. Jouffroy, J. An Algebraic Perspective to Single-Transponder Underwater Navigation / J. Jouffroy, J. Reger // Proc. of IEEE 2006 Conference. Munich, Germany, 2006.

103. Jouffroy, J. Underwater Vehicle Navigation using Diffusion-Based Trajectory Observers / J. Jouffroy, J. Opderbecke // IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 32, №2, April 2007.

104. Kinsey, J. C. A Survey of Underwater Vehicle Navigation: Recent Advances and New Challenges / J. C. Kinsey, R. M. Eustice, L. L. Whitcomb // Proceedings of the IF AC Conference on Manoeuvring and Control of Marine Craft (MCMC), Lisbon, Portugal, September 2006.

105. Kongsberg Maritime [Электронный ресурс]/ Kongsberg Maritime. -Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.kongsberg-simrad.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

106. Krupinski, S. Towards AUV docking on sub-sea structures/ S. Krupinski, F. Maurelli at al. // Proceedings of the OCEANS 2009 IEEE Conference, May 11-14, 2009, Bremen, Germany.

107. Kume, A. Autonomous detection and volume determination of tubeworm colonies from underwater robotic surveys / A. Kume, T. Maki, T. Sakamaki, H. Suzukiy, T. Ura// Proceedings of the 0ceans-2010 MTS/IEEE Conference, May 12-15, 2010, Sydney, Australia, ISBN CD-ROM: 090526-013.

108. Larsen, M. B. Synthetic Long Baseline Navigation of Underwater Vehicles // Proceedings of the IEEE/MTS OCEANS 2000 Conference and Exhibition, Vol. 3, September 2000.

109. Lee, P. M. Review on Underwater Navigation System Based on Range Measurements from One Reference / P. M. Lee, B. H. Jun, Y. K. Lim // Proceedings of the IEEE/MTS OCEANS 2008 Conference, Kobe, Japan, April 2008.

110. Maki, T. AUV Navigation with a Single Seafloor Station Based on Mutual Orientation Measurements / T. Maki, T. Matsuda, T. Sakamaki, T. Ura // Proceedings of Symposium on Underwater Technology 2011 and Workshop on Scientific Use of Submarine Cables and Related Technologies 2011, Tokyo, Japan, April 5-8, 2011.

111. Mar9al, J. An Extended Set-Valued Observer for Position Estimation using Single Range Measurements / J. Mar?al, J. Jouffroy, T. I. Fossen // Proceedings of the 14th International Symposium on Unmanned Untethered Submersible Technology (UUST), Durham, New Hampshire, USA, August 2005.

112. Matos, A. AUV Navigation and Guidance in a Moving Acoustic Network/ A. Matos, N. Cruz // Proceedings of the IEEE OCEANS 2005 Conference, Brest, France, June 2005.

113. Matos, A. Simultaneous Acoustic Navigation of Multiple AUVs / A. Matos, N. Cruz // Proceedings of the IF AC Conference on Manoeuvring and Control of Marine Craft (MCMC), Lisbon, Portugal, September 2006.

114. Matsuda, T. Large Area Navigation Method of Multiple AUVs Based on Mutual Measurements / T. Matsuda, T. Maki, T. Sakamaki, T. Ura // Proceedings of the MTS/IEEE OCEANS 2011 Conference and Exhibition, Kona, September 19-22, 2011.

115. McCarthy, K. REMUS - a role model for AUV technology transfer// International Ocean Systems, November-December 2003.

116. McCarthy, K. REMUS - A Role Model for AUV Technology Transfer// International Ocean Systems, November/December 2003.

156

117. McPhail, S. D. Range-Only Positioning of a Deep-Diving Autonomous Underwater Vehicle From a Surface Ship / S. D. McPhail, M. Pebody // IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 34, №4, October 2009.

118. Moline, M. A. Autonomous CDOM plume mapping in Penobscot bay, Maine: REMUS operation and modularity. / M. A. Moline, I. C. Robbins // Proceedings of 15th International Symposium on Unmanned Untethered Submersible Technology (UUST07), August 19-22, 2007, Durham, New Hampshire, USA.

119. Morice, C. Geometric Bounding Techniques For Underwater Localisation using Range-Only Sensors / C. Morice, S. Veres // Journal of Systems and Control, 2010.

120. Morice, C. Geometric Bounding Techniques for Underwater Localisation using Range-Only Sensors / C. Morice, S. Veres // Systems and Control. 2010.

121. Morice, C. Geometric Bounding Techniques for Underwater Navigation / C. Morice, S. Veres // IF AC Symposium SYSID 2009, St. Malo, France, July 2009.

122. Next Generation Robots, Precision Compasses and Innovate Power Solutions [Электронный ресурс] / OceanServer Technology, Inc. - Электрон, дан. -Режим доступа: http://www.ocean-server.com, свободный. - Загл. с экрана. — Яз. англ.

123. Pang, Sh. Chemical Signal Guided Autonomous Underwater Vehicle/ [Электронный ресурс] // Underwater Vehicles, 2008. P. 347-370. ISBN 978953-7619-49-7. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.intechopen.com/books/underwater_vehicles, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

124. Ramos, P. Foz do Arelho Outfall Plume Predictive Study/ P.Ramos, S. Carvalho // Proceedings of the 0ceans-2008 MTS/IEEE Conference, September 15-18, 2008, Quebec, Canada.

125. Ramos, P. Monitoring an Ocean Outfall using an AUV / P. Ramos, N. Cruz, A. Matos, M. V. Neves, F. L. Pereira// Proceedings of the 0ceans-2001 MTS/IEEE Conference.

126. REMUS Autonomous Underwater Vehicle [Электронный ресурс] / Hydroid.

- Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.hydroidinc.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

127. Riemersma, G. AUV Master class: survey vessel replaced by AUV? // Hydro international. - 2001, November-December - P. 44-45.

128. Roemmich, D. Autonomous profiling floats: workhorse for broadscale ocean observations / D. Roemmich, S. Riser, R. Davis, Y. Desaubies // MTS journal.

- 2004. - vol. 38, No. 2. - P. 21-30.

129. Ross, A. Remarks on the Observability of Single Beacon Underwater Navigation/ A.Ross, J. Jouffroy// Proceedings of the 14th International Symposium on Unmanned Untethered Submersible Technology (UUST), Durham, New Hampshire, USA, August 2005.

130. Rudnick, D. L. Underwater gliders for ocean research/ D. L. Rudnick, R. E. Davis, С. C. Eriksen, D. M. Fratantoni, M. J. Perry // MTS journal. -2004 - vol. 38, No. 2. - P. 73-84.

131. Rui, G. Cooperative Positioning using Range-Only Measurements Between Two AUVs / G. Rui, M. Chitre// Proceedings of the IEEE OCEANS 2010 Conference and Exhibition, Sydney, Australia, May 24-27, 2010.

132. Santos, N. Navigation of an Autonomous Underwater Vehicle in a Mobile Network / N. Santos, A. Matos, N. Cruz // Proceedings of the IEEE/MTS OCEANS 2008 Conference, Quebec, Canada, September 2008.

133. Santos, N. Navigation of an Autonomous Underwater Vehicle in a Mobile Network / N. Santos, A. Matos, N. Cruz / Proc. of OCEANS'08 MTS/IEEE. Quebec, Canada, 2008.

134. Scherbatyuk, A. Ph. Algorithms of AUV MMT3000 Positioning Based on Use of Towed Acoustic Transducer // Proceedings of 15th International Symposium

on Unmanned Untethered Submersible Technology (UUST07). August 19-22, 2007. Durham, New Hampshire, USA, 2007.

135. Scherbatyuk, A. Ph. Investigation of bottom habitant diversity in Great Peter Bay using semi AUV TSL / A. Ph. Scherbatyuk, V. I. Dulepov, L. V. Jiltsova // Proceedings of the 0ceans-2003 MTS/IEEE Conference, September 22 26, 2003, San Diego, USA.

136. Scherbatyuk, A. Ph. Some Algorithms of AUV Positioning Based on One Moving Beacon / A. Ph. Scherbatyuk, F. S. Dubrovin // Proceedings of the IF AC Workshop on Navigation, Guidance and Control of Underwater Vehicles, April 10 - 12, 2012. - Porto, Portugal, 2012.

137. Schulz, B. Field results of multi-UUV missions using Ranger micro-UUVs / B. Schulz, B. Hobson, M. Kemp, J. Meyer, R. Moody, H. Pinnix, M. St Clair // Proceedings of the 0ceans-2003 MTS/IEEE Conference, September 22-26, 2003, San Diego, USA. - P. 956-961.

138. Sotiropoulos, P. AUV docking system for existing underwater control panel / P. Sotiropoulos, D. Grosset, G. Giannopoulos, F. Casadei // Proceedings of the OCEANS 2009 IEEE Conference, May 11-14, 2009, Bremen, Germany.

139. Stokey, R. Development of the REMUS 600 Autonomous Underwater Vehicle / R. Stokey, A. Roup, C. von Alt, B. Allen, N. Forrester, T. Austin, R. Goldsborough, M. Purcell, F. Jaffre, G. Packard, A. Kukulya // Proceedings of the 0ceans-2005 MTS/IEEE Conference, September 18-23, 2005, Washington, USA.

140. Subsea positioning [Электронный ресурс] / iXBlue. - Электрон, дан. -Режим доступа: http://www.ixsea.com/en/subsea_positioning, свободный. -Загл. с экрана. - Яз. англ.

141. Теск, Т. Y. Single Beacon Cooperative Path Planning using Cross-Entropy Method / T. Y. Теск, M. Chitre // Proceedings of the MTS/IEEE OCEANS 2011 Conference and Exhibition, Kona, September 19-22, 2011.

142. Teledyne Gavia Autonomous Underwater Vehicle [Электронный ресурс] / Teledyne Gavia. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.gavia.is, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

143. Teledyne RD Instruments [Электронный ресурс] / Teledyne Technologies Incorporated. - Электрон. дан. - Режим доступа: http:// www.rdinstruments.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

144. Twiggs, В. Self-Positioning Smart Buoys, The "Un-Buoy" Solution: Logistic Considerations using Autonomous Surface Craft Technology and Improved Communications Infrastructure / B. Twiggs, C. Kitts, P. Ballou // Proc. of ОСЕ ANS'06 MTS/IEEE. Boston, USA, 2006.

145. Vaganay, J. Homing by Acoustic Ranging to a Single Beacon/ J. Vaganay, P. Baccou, B. Jouvencel // Proceedings of the IEEE/MTS OCEANS 2000 Conference and Exhibition, Vol. 2, Providence, RI, USA, 2000.

146. Walls, J. M. Experimental Comparison of Synchronous-Clock Cooperative Acoustic Navigation Algorithms / J. M. Walls, R. M. Eustice // Proceedings of the MTS/IEEE OCEANS 2011 Conference and Exhibition, Kona, September 19-22,2011.

147. Webster, S. E. Advances in Decentralized Single-Beacon Acoustic Navigation for Underwater Vehicles: Theory and Simulation / S. E. Webster, L. L. Whitcomb, R. M. Eustice // Proceedings of the IEEE/OES Autonomous Underwater Vehicles Conference, Monterey, CA, USA, 2010.

148. Webster, S. E. Decentralized Single-Beacon Acoustic Navigation: Combined Communication and Navigation for Underwater Vehicles / Ph.D. dissertation, Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA, 2010.

149. Webster, S. E. Preliminary Deep Water Results in Single-Beacon One-Way-Travel-Time Acoustic Navigation for Underwater Vehicles / S. E. Webster, R. M. Eustice, H. Singh, L. L. Whitcomb // Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 2009, St. Louis, MO, October 2009.

150. Webster, S. E. Preliminary Results in Decentralized Estimation for Single-Beacon Acoustic Underwater Navigation/ S. E. Webster, L. L. Whitcomb, R. M. Eustice // Proceedings of the Robotics: Science and Systems Conference, Zaragoza, Spain, June 2010.