基于核动力源的ARIES航行器HILS模型AUV巡航成果

第二个模拟显示了在由两个更大的矩形障碍物定义的严重混乱的走廊上形成的巡航。图12.12显示了实际行驶的路径。图12.13显示了四辆航行器的速度。

图12.12　基于核动力源ARIES航行器在杂乱环境中巡航前驱的4个HILS模型AUV的路径

1）巡航阶段1

巡航是以编队开始的。然而，很快编队就遇到了第一个障碍。由于领先编队成员在绕行至障碍物任一侧之前会暂时减速，因此尾随成员“堆积”在这个人工势垒（尤其是最接近原点的AUV）前面。这在第一个圆形障碍物之前的倾斜和暂时混乱中很明显。但是，通过跨层设计隐式封装的操作安全方法得到了保留。航行器打破队形，使其中一个航行器绕过左边的第一个障碍物，而另一个航行器绕过右边的障碍物。由于这会产生与其他组员明显不同的轨迹，因此航行器1直到很晚才能够重新加入编队。

图12.13　基于核动力源ARIES航行器在杂乱环境中巡航前体的4个HILS模型AUV的速度(www.xing528.com)

2）巡航阶段2

另外3个航行器（2、3和4）在能够恢复编队前遇到了两个大矩形障碍物中的第一个。请注意，2号和3号航行器仍保持在前导-后导排列中，这一点在巡航的这一阶段可以通过它们紧密匹配的轨迹来证明。“舷外支架”航行器4，试图保持与2号和3号的队形，在更接近迎面的轴承处遇到大矩形障碍物。因此，它执行了一个重大的航向变化操纵，在此期间，它不能在安全避开障碍物和保持2号和3号编队之间达成令人满意的妥协。当2号和3号航行器编队通过圆形障碍物和第一个大矩形障碍物之间的海峡时，引导航行器3开始向右舷移动，朝向航路点。此操作会导致编队单元顶点跟随在航行器3后面，代表航行器2的主要导航目标，开始累积超过2能够匹配的速度。这是因为，当航行器3向右舷摆动时，编队单元顶点“扫过”水面，其速度由航行器3的线速度和编队单元f的“臂”贡献的切向速度之和组成。

3）巡航阶段3

然而，在航行器2到3之间形成的断裂发生在这样一个时刻，即航行器1在2跑得更远之前赶上2，将其尾随的单元顶点表示为航行器2的局部导航目标。这就是为什么航行器2在右舷显示出一个硬断，试图形成自己作为1号航行器的追随者。然而，就在2号正在完成其编队时，航行器1在最后一个障碍物周围移动——呈对角线的小矩形。从2的观点来看，由于1的尾随单元顶点被障碍物的排斥力所遮蔽，因此它将重新定向到其附近的第二个导航目标——第2阶段航行器4的“迟到者”单元顶点。这种重新定位有助于2“决定”将对角矩形绕向右舷，而不是左舷，如果不存在编队影响，这是最佳选择。第3阶段结束时，2号航行器正试图追捕4号航行器，而4号航行器弯着对角矩形，离开2号航行器。

4）巡航阶段4

第4阶段是在没有形成的情况下进入的。这一阶段的特点是在所有航行器独立到达的路标上汇合，然后重新建立阵型。然而，由于操作安全，理想的形成是不可能的，因为没有航行器“愿意”接近第二个大矩形障碍。由于所有航行器都降低了路点附近的速度，操纵能力降低加剧了这种情况。