Underwater Acoustic Source Seeking Using Time-Difference-of-Arrival Measurements

要約

この論文で紹介される研究は、準周期的な水中音響信号の到達時間差 (TDOA) を測定できる、2 つの音響受信機で構成される 2 つのセンサー アレイを搭載した自律水上システムの制御アルゴリズムを開発することを目的としています。
そしてこの値を利用してシステムを水平面内の音源に向けて操作します。
提案されたアルゴリズムの安定性特性は、リー ブラケット近似手法を使用して分析されます。
さらに、到着測定ノイズの時間差とセンサーのベースライン、つまり 2 つの音響受信機間の距離との関係に特に注意を払ったシミュレーション結果が示されています。
また、海流による継続的な擾乱の影響も考慮されます。
最後に、それぞれ 1 台の音響受信機を備えた 2 台の自律水上車両にアルゴリズムを導入した実験結果を示します。
このアルゴリズムは、測定ノイズや断続的な測定にもかかわらず、車両編隊を音源に向けてうまく誘導することに成功し、提案されたアルゴリズムが現実の状況で実現可能であることを示しています。

要約(オリジナル)

The research presented in this paper is aimed at developing a control algorithm for an autonomous surface system carrying a two-sensor array consisting of two acoustic receivers, capable of measuring the time-difference-of-arrival (TDOA) of a quasiperiodic underwater acoustic signal and utilizing this value to steer the system toward the acoustic source in the horizontal plane. Stability properties of the proposed algorithm are analyzed using the Lie bracket approximation technique. Furthermore, simulation results are presented, where particular attention is given to the relationship between the time difference of arrival measurement noise and the sensor baseline – the distance between the two acoustic receivers. Also, the influence of a constant disturbance caused by sea currents is considered. Finally, experimental results in which the algorithm was deployed on two autonomous surface vehicles, each equipped with a single acoustic receiver, are presented. The algorithm successfully steers the vehicle formation toward the acoustic source, despite the measurement noise and intermittent measurements, thus showing the feasibility of the proposed algorithm in real-life conditions.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google