Development of formation control of AUV group on the base of visual information

Abstract

В статье предложен подход к построению систем управления группами АНПА, движущихся в заданном строю в режиме «лидер-ведомые». Указанная система управления основана на использовании видеоизображений, поступающих от бортовых камер АНПА-ведомых, для определения их положения относительного АНПА-лидера. Это позволяет обойтись без использования акустических каналов связи, а также позволяет масштабировать группу АНПА, используя отдельных ведомых, как лидеров для других ведомых группы. Для реализации безопасного движения группы АНПА в заранее неизвестной обстановке с препятствиями был предложен алгоритм формирования таких траекторий АНПА-ведомых, которые обеспечат обход препятствий на безопасном расстоянии и при этом гарантируют отсутствие столкновений между АНПА группы. Для обеспечения высокоточного движения АНПА-ведомых в строю была синтезирована СУ на основе прогнозирующей модели, что позволило обеспечить указанные точные перемещения в условиях переменности и неопределенности параметров самих АНПА. Для проверки работоспособности решения была создана программная реализация ИУС. Полученные результаты в среде моделирования CoppeliaSim подтвердили работоспособность и эффективность разработанного метода. The article proposes an approach to the construction of control systems for AUV groups moving in a given formation in the "leader-followers" mode. The specified control system is based on the use of video images coming from the onboard cameras of the AUV-followers to determine their position relative to the AUV-leader. This allows it to dispense with the use of acoustic communication channels and allows it to scale the AUV group using some followers as leaders for other followers of the group. To implement the safe movement of the AUV group in a previously unknown environment with obstacles, the algorithm was proposed for the formation of such trajectories of AUV-followers ones that will ensure the bypass of obstacles at a safe distance and at the same time guarantee the absence of collisions between the AUV of the group. To ensure the high-precision movement of the AUV-followers in the formation, a control system was synthesized. This control system is based on a predictive model, which made it possible to ensure these exact movements under conditions of variability and uncertainty of the parameters of the AUV themselves. To check the operability of the solution, a mathematical simulation was carried out. The results obtained in the CoppeliaSim modeling environment confirmed the operability and effectiveness of the developed method.