水下無人航行器（Unmanned Underwater Vehicle,UUV）作為一種自主能力強(qiáng)、可控制性好、續(xù)航時(shí)間長的海洋裝備,在海洋開發(fā)和勘探方面發(fā)揮著越來越重要的作用。高精度的導(dǎo)航定位系統(tǒng)是UUV安全作業(yè)及返航的重要保障。航位推算算法是一種UUV常用的自主導(dǎo)航定位方法,主要依賴于多普勒測速儀（DVL）和姿態(tài)傳感器測得的航速信息以及姿態(tài)信息進(jìn)行推算得到位置信息。若在UUV水下作業(yè)時(shí),DVL發(fā)生故障或測量數(shù)據(jù)失效將會(huì)產(chǎn)生極大的導(dǎo)航定位誤差,導(dǎo)致UUV偏航甚至丟失。為此,文本對(duì)模型輔助和流估計(jì)下的UUV自主導(dǎo)航定位算法進(jìn)行了研究,用于提高UUV導(dǎo)航定位系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性。具體看研究內(nèi)容如下:首先,建立大地坐標(biāo)系和UUV運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系,構(gòu)建坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣。在此基礎(chǔ)上,建立UUV運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)模型,并考慮到流干擾對(duì)UUV的影響,研究了流干擾下的UUV數(shù)學(xué)模型。通過操控性仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所建的UUV數(shù)學(xué)模型的正確性。其次,對(duì)UUV作業(yè)區(qū)域的流估計(jì)技術(shù)進(jìn)行了研究。當(dāng)UUV處于初始航行狀態(tài)下時(shí),根據(jù)UUV距海底的距離是否超過DVL的測距,將流估計(jì)技術(shù)分為淺海和深海兩個(gè)方面進(jìn)行研究。淺海環(huán)... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

UUV的軍事及民用領(lǐng)域應(yīng)用UUV水下作業(yè)時(shí)，UUV導(dǎo)航定位系統(tǒng)決定著UUV是否能夠達(dá)到作業(yè)區(qū)域完成指

圖 1. HUGIN 1000 地形導(dǎo)航系統(tǒng) 圖 1. MBARI Dorado 配置美國斯坦福大學(xué)與蒙特利海灣水下研究機(jī)構(gòu)共同研發(fā)一種低成本的地形導(dǎo)航方法，適用于水下運(yùn)載器長時(shí)間、大距離的航行作業(yè)[14]。該方法研究漂移誤差和航向?qū)Φ匦螌?dǎo)航結(jié)果的影響，其水下運(yùn)載器搭載廉價(jià)的聲吶和低精度的 INS ，測量設(shè)備采用深度計(jì)和 DVL。在 2008 年四月的加利福尼亞蒙特利海灣海試中，水下航行器“MBARI Dorado”搭載低精度的測量設(shè)備進(jìn)行地形匹配導(dǎo)航定位試驗(yàn)，研究了姿態(tài)角對(duì)定位的敏感度、定量分析了影響導(dǎo)航收斂距離的因素驗(yàn)證了該方法的可行性，其導(dǎo)航定位精度為4-10m[15]。1.2.2.2 重力場輔助導(dǎo)航重力場輔助導(dǎo)航的基本在原理與上文地形匹配導(dǎo)航一樣，將敏感重力傳感器不斷測得測得重力場特征值與事先存儲(chǔ)的重力分布圖進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)水下航行器導(dǎo)航定位。該方法導(dǎo)航過程中，不產(chǎn)生輻射、不需要外部坐標(biāo)，是一種無源導(dǎo)航技術(shù)。水下航行器航行中無需上浮至水面、無輻射、不受時(shí)間的限制，因此具有較好的隱蔽性。但重力場匹配導(dǎo)航比較適合用于地理特種變化大的海域，具有一定的限制性，常用來輔助INS進(jìn)行導(dǎo)航定位。最具有代表性的的研究成果有美國 Lockheed Martin 公司研發(fā)的重力導(dǎo)

圖 1. HUGIN 1000 地形導(dǎo)航系統(tǒng) 圖 1. MBARI Dorado 配置美國斯坦福大學(xué)與蒙特利海灣水下研究機(jī)構(gòu)共同研發(fā)一種低成本的地形導(dǎo)航方法，適用于水下運(yùn)載器長時(shí)間、大距離的航行作業(yè)[14]。該方法研究漂移誤差和航向?qū)Φ匦螌?dǎo)航結(jié)果的影響，其水下運(yùn)載器搭載廉價(jià)的聲吶和低精度的 INS ，測量設(shè)備采用深度計(jì)和 DVL。在 2008 年四月的加利福尼亞蒙特利海灣海試中，水下航行器“MBARI Dorado”搭載低精度的測量設(shè)備進(jìn)行地形匹配導(dǎo)航定位試驗(yàn)，研究了姿態(tài)角對(duì)定位的敏感度、定量分析了影響導(dǎo)航收斂距離的因素驗(yàn)證了該方法的可行性，其導(dǎo)航定位精度為4-10m[15]。1.2.2.2 重力場輔助導(dǎo)航重力場輔助導(dǎo)航的基本在原理與上文地形匹配導(dǎo)航一樣，將敏感重力傳感器不斷測得測得重力場特征值與事先存儲(chǔ)的重力分布圖進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)水下航行器導(dǎo)航定位。該方法導(dǎo)航過程中，不產(chǎn)生輻射、不需要外部坐標(biāo)，是一種無源導(dǎo)航技術(shù)。水下航行器航行中無需上浮至水面、無輻射、不受時(shí)間的限制，因此具有較好的隱蔽性。但重力場匹配導(dǎo)航比較適合用于地理特種變化大的海域，具有一定的限制性，常用來輔助INS進(jìn)行導(dǎo)航定位。最具有代表性的的研究成果有美國 Lockheed Martin 公司研發(fā)的重力導(dǎo)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]國外無人水下航行器裝備與技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 鐘宏偉.  水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2017(04)
[2]服務(wù)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略,加強(qiáng)海洋意識(shí)教育[J]. 曹獻(xiàn)坤.  新教育. 2017(22)
[3]水下無人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 潘光,宋保維,黃橋高,施瑤.  水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2017(02)
[4]非衛(wèi)星水下導(dǎo)航定位技術(shù)綜述[J]. 尹偉偉,郭士犖.  艦船電子工程. 2017(03)
[5]UTP/DR組合導(dǎo)航算法研究[J]. 嚴(yán)浙平,鄧超,李本銀,趙玉飛.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2014(19)
[6]基于UUV動(dòng)力學(xué)模型的導(dǎo)航方法[J]. 嚴(yán)浙平,吳迪,周佳加,徐健.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(11)
[7]單信標(biāo)距離測量的AUV導(dǎo)航方法[J]. 張淼,李聞白,王冬.  西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(07)
[8]基于UUV動(dòng)力學(xué)模型的實(shí)時(shí)海流估計(jì)方法研究[J]. 嚴(yán)浙平,吳迪,周佳加,郝麗超.  中國造船. 2012(01)
[9]一種考慮洋流影響的AUV組合導(dǎo)航算法[J]. 張福斌,鮑鴻杰,段小偉,沈俊元.  計(jì)算機(jī)測量與控制. 2012(02)
[10]基于操縱運(yùn)動(dòng)方程和穩(wěn)健濾波的水下導(dǎo)航信息融合算法[J]. 欒祿雨,朱海,蔡鵬.  大連海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)

博士論文
[1]UTP輔助UUV導(dǎo)航誤差校準(zhǔn)方法研究[D]. 鄧超.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[2]水下重力場輔助導(dǎo)航定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張紅偉.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]基于扁平UUV動(dòng)力學(xué)模型的導(dǎo)航定位與路徑跟隨控制方法研究[D]. 周佳加.哈爾濱工程大學(xué) 2012

碩士論文
[1]AUV動(dòng)力學(xué)模型研究及在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[D]. 王陽陽.東南大學(xué) 2016
[2]長基線水聲定位系統(tǒng)DSP平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 陳波.電子科技大學(xué) 2015
[3]模型輔助導(dǎo)航下海流與UUV航速估計(jì)方法研究[D]. 鄧力榕.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[4]AUV模型輔助捷聯(lián)慣導(dǎo)組合導(dǎo)航方法研究[D]. 丁薇.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[5]基于GPS/INS組合定位系統(tǒng)的濾波算法的研究與仿真[D]. 王曉偉.西南交通大學(xué) 2013
[6]基于超短基線的水下自主航行器回收導(dǎo)航策略的研究與仿真[D]. 盧正華.浙江大學(xué) 2013
[7]微小型觀探測UUV水下組合導(dǎo)航技術(shù)的研究[D]. 張宏德.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[8]智能水下機(jī)器人導(dǎo)航修正方法研究[D]. 于洋.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[9]基于航跡的單點(diǎn)應(yīng)答器測距AUV組合導(dǎo)航定位技術(shù)研究[D]. 趙開斌.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[10]基于UTP的UUV遠(yuǎn)程航海水下位置校準(zhǔn)及控制方法研究[D]. 王久光.哈爾濱工程大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2998275