王健，张华，徐令令，曹园山，陈伟，顾媛媛

(中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082)

0 引 言

水下无人潜航器（UUV）是一种无人化能够自主在水下作业完成特定功能的水下无人装备[1]。UUV的精确航迹跟踪能力对于UUV 来说是一项很关键的行为能力，它是完成UUV 作业任务（如海底地形调查，远程航行等）的一种重要技术手段。

对于一般UUV 来说，通常采用螺旋桨进行驱动，以尾舵来控制航向。在进行路径跟踪时需要通过尾舵同时进行航向以及航迹控制，这种单尾舵的控制方式属于欠驱动的方式，需要设计合理的潜航器航行控制算法满足潜航器这种欠驱动的方式。

1 混合势场法路径跟踪及避障架构

对于路径规划方法，通常是针对从起始点航行到目标点，自主寻找到一条最优的无障碍航线，一般应用方法有A*算法、蚁群算法[2]、粒子群算法[3]、势场法[4]等。而水下潜航器一般在实际作业时都有一条预规划的航线，潜航器在一般情况下需要按照预设航线运动，在遇到障碍等特殊情况需要进行规避，规避动作也必须在预设航线的趋势上进行规避。

本文提出一种混合势场架构，将潜航器避障算法与路径跟踪算法进行混合，合并为一种统一的广义势场。该种方法将避障、航向保持、路径跟踪等多驱动问题进行统一，输出为单舵控制的方式，适合欠驱动潜航器。混合势场法控制架构如图1 所示。针对潜航器单驱动问题，算法最终的输出层必须为单目标的方式，以目标航向的形式输送给潜航器执行层。……