Control System Design and Experiments for Autonomous Underwater Helicopter Docking Procedure Based on Acoustic-inertial-optical Guidance

要約

自律型水中ヘリコプタ(AUH)の水中ドッキング手順のための制御システム構造を本論文で提案し,音響慣性光学誘導を利用した。
従来の自律型水中探査機（AUV）とは異なり、AUH の操縦性要件はドッキング手順中の方が厳しく、垂直移動中に静止したままであるか、水平方向の動きを最小限に抑える必要があります。
ドッキング手順はホーミングと着陸の 2 つの段階に分かれており、各段階では異なる誘導方法が使用されます。
さらに、さまざまな高度で動作するセグメント化された整列戦略と線形速度決定の両方が着陸段階で採用されます。
海中ドッキング システム (SDS) の独特な構造により、AUH は特定の姿勢と高度で固定された向きで SDS にドッキングする必要があります。
したがって、AUH が SDS に正常にドッキングされたかどうかを判断するための特定の基準が提案されています。
さらに、AUH のドッキング手順における提案された制御方法の有効性とロバスト性が、プール実験と海上試験を通じて実証されています。

要約(オリジナル)

A control system structure for the underwater docking procedure of an Autonomous Underwater Helicopter (AUH) is proposed in this paper, which utilizes acoustic-inertial-optical guidance. Unlike conventional Autonomous Underwater Vehicles (AUVs), the maneuverability requirements for AUHs are more stringent during the docking procedure, requiring it to remain stationary or have minimal horizontal movement while moving vertically. The docking procedure is divided into two stages: Homing and Landing, each stage utilizing different guidance methods. Additionally, a segmented aligning strategy operating at various altitudes and a linear velocity decision are both adopted in Landing stage. Due to the unique structure of the Subsea Docking System (SDS), the AUH is required to dock onto the SDS in a fixed orientation with specific attitude and altitude. Therefore, a particular criterion is proposed to determine whether the AUH has successfully docked onto the SDS. Furthermore, the effectiveness and robustness of the proposed control method in AUH’s docking procedure are demonstrated through pool experiments and sea trials.

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