三维环境下基于流线的水下滑翔机控制

自主水下滑翔机利用浮力控制通过锯齿状升降轨迹实现前向推进。由于滑翔机相对于洋流运动缓慢，其控制必须考虑海洋流的影响。在先前工作中，我们提出了一种通过在（水平）平面内以流线（即流函数的水平集）描述此类洋流来控制水下航行器的方法。然而，三维流线的一般解析形式未知。在本文中，我们通过假设海洋流的2.5D模型，展示了流线控制如何在三维环境中使用。我们提供了一种高效算法，作为滑翔机锯齿轨迹中单次上升或下潜分量的转向函数，将该算法集成于基于采样的运动规划框架中以支持长距离路径规划，并给出了若干仿真示例与基线方法进行比较。我们方法计算效率的关键在于优雅地降维至一维控制区域。基于流线的控制可集成于多种基于采样的框架中，并允许在复杂洋流中对滑翔机进行在线规划。