面向UUV对接的视觉引导三维跟踪控制研究

作者：卢有旺; 夏英凯^*; 徐国华; 李家伟; 徐根; 何梓轩

来源：中国舰船研究, 2023, 1-18.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.03242

• UUV
• 水下对接
• 视觉引导
• 三维跟踪
• 水池试验1

【目的】自主对接是水下无人航行器(UUV)协同作业的关键，但受复杂环境和对象特性影响，精准引导与对接难度很大。为了提高水下对接的准确性和鲁棒性，本文设计了一种基于视觉引导的对接方案，并针对视觉解算和三维跟踪控制技术开展研究。【方法】首先，结合任务和对象特性分析，设计了基于视觉引导的总体对接方案。其次，设计YOLOv5神经网络完成了水下对接站的目标检测，并基于EPnP算法实现了对接站与UUV间相对位姿关系的在线测量。接着，结合视觉解算结果，基于三维LOS制导、RBF神经网络、终端滑模控制和李雅普诺夫理论，设计了一种高效的三维鲁棒跟踪控制器。最后，通过数字仿真和水池试验验证本文设计方案的有效性。【结果】在水池试验中，视觉引导控制算法能有效完成水下对接站的在线检测与相对定位，且实现UUV精准水下对接。【结论】研究表明，本文提出的视觉引导三维跟踪控制方案合理、高效，可为UUV水下对接奠定基础，且该技术具有广阔的应用前景。

• 单位
  华中农业大学; 华中科技大学