杨 涛

（1.上海交大中海龙水下防务研究中心有限公司，上海 200231；2.上海交大海洋水下工程科学研究院有限公司，上海 200231）

近年来，随着海洋开发的兴起，无人水下航行器越来越多地出现在水下工程应用中。一般无人水下航行器可分为有缆遥控水下航行器（Remote Operated Vehicle，ROV）和自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）两种。ROV有一根脐带缆连接到母船，母船为ROV提供电力，发出遥控指令，水下机器人反馈水下视频、传感器数据到母船。与ROV相比，一般AUV的体积与质量都较小，同时载荷较小。由于没有脐带缆的限制，AUV可以自由航行（在续航里程内），一般具有自主路径规划和自主航行能力。

本文结合笔者负责的AUV项目说明AUV的硬件构成、软件系统以及航位推算算法。该AUV可以进行自主路径规划和自主航行，也可以通过一根光纤与岸上控制盒通信，实现手动遥控控制。AUV总长约1.5 m，主体外径200 mm，最大工作水深100 m，最大航速为4节，续航力不小于10 n mile。

1 AUV总体设计方案

1.1 系统组成

图1 AUV三维效果图

艏段舱内放置了水下摄像头和配重块。艏段采用透水结构。摄像头单独密封，通过水密电缆与水密接插件和电子舱连接。电子舱段是整个水下机器人的核心，包含电池包、主控制板、电机驱动器和各种传感器等。控制板安装在框架上，框架作为整体与舱段内部固定。主推进段功能包括AUV系统的推进和操纵控制，采用桨后舵的形式。动密封采用磁耦合形式。

岸上控制盒由充电电池、低功耗嵌入式计算机、光端机以及控制按钮等组成。它的主要功能包括显示视频、深度、航向角以及电池剩余电量等AUV信息，控制AUV的运动状态，设定AUV的使命数据。……