發(fā)布時間：2022-01-08 18:11

　　如今,自主水下潛器無論在軍事偵察與監(jiān)視、反潛與巡邏、還是海洋監(jiān)測、石油開采、潛水支援等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。AUV在某些應(yīng)用場景下,可能無法持續(xù)獲得外界的GPS信息、沒有母船跟蹤,也無法通過地形匹配信息或重力來獲得自身的位置信息,AUV的定位能力將大幅度下降。針對以上方式的弊端,通過各AUV之間進(jìn)行信息共享而使團(tuán)隊(duì)中所有AUV的定位精度都得到提升,并且使誤差有界的方法逐漸成為水下AUV定位的主流研究方向,被稱之為協(xié)同定位。本文針對主從式AUV協(xié)同定位系統(tǒng),建立了一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的協(xié)同定位算法模型,以主AUV為參考,運(yùn)用主從AUV之間的距離和速度信息作為觀測量,提高從AUV的定位精度,使主、從AUV的定位精度達(dá)到同一量級。針對水下觀測信息不足、量測數(shù)據(jù)更新率低而直接導(dǎo)致系統(tǒng)可觀測性弱的問題,對定位系統(tǒng)的可觀測性進(jìn)行理論分析,結(jié)合矩陣條件數(shù)理論對系統(tǒng)的可觀測性條件定量分析并進(jìn)行仿真驗(yàn)證,證明了系統(tǒng)可觀測性對最終定位精度的直接影響。由于水聲信道的時變性與噪聲干擾的復(fù)雜性,導(dǎo)致聲學(xué)測距時常出現(xiàn)異常測量值。通過結(jié)合自適應(yīng)抗野值濾波的算法模型,提高了算法對量測噪聲的抗差能力,提升了系統(tǒng)的定位... 

【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)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

AOSN2003年海上試驗(yàn)示意圖

圖 1.1 AOSN 2003 年海上試驗(yàn)示意圖 圖 1.2 GREX 試驗(yàn)多 AUV 軌跡 GPS2010 年到 2014 年，由葡萄牙波爾多大學(xué)和葡萄牙海軍提出的快速環(huán)境感知大西洋試驗(yàn)計劃[39]（Rapid Environmental Picture Atlantic exercise，REP-Atlantic），每年的海試試驗(yàn)都會聯(lián)合美國、瑞典、英國等科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行 AUV 和 USV 協(xié)同作業(yè)試驗(yàn)，并對水下通信、協(xié)同控制方法等方面進(jìn)行試驗(yàn)[40]，2015 年 7 月在葡萄牙亞速爾群島進(jìn)行試驗(yàn)，該試驗(yàn)的其中一部分是利用 AUV 的傳感器探測遠(yuǎn)洋捕食者，獲得生物特征和生物能量數(shù)據(jù)，其中兩個 AUV 被派到鯨魚可能出現(xiàn)的環(huán)境中進(jìn)行采樣。圖 1.4 為兩個 AUV 進(jìn)行協(xié)同試驗(yàn)利用溫度鹽度深度探測器探測得到的溫度值[41]。2014 年到 2016 年，麻省理工海洋工程中心和麻省理工 Lincoln 實(shí)驗(yàn)室開展了多科學(xué)仿真、估計與同化系統(tǒng)[42]（Multidiscplinary Simulation EstimationAssimilation System，MSEAS），討論了基于時間最優(yōu)化、能量最優(yōu)化的路徑規(guī)劃問題，并于 2016 年在 Buzzard灣開展了海試試驗(yàn)，具體完成了兩個試驗(yàn)，分別使 AUV 遵循時間最優(yōu)路徑和起點(diǎn)終點(diǎn)最短距離路徑進(jìn)行試驗(yàn)，并通過海洋預(yù)報和操作約束條件對最優(yōu)路徑進(jìn)行完善，將預(yù)測最優(yōu)路徑傳入 AUV 操作系統(tǒng)，根據(jù)計劃對 AUV 路徑進(jìn)行指導(dǎo)，最終證明時間最優(yōu)路徑規(guī)劃所花時間最短[43]。

REP-Atlantic項(xiàng)目的AUV/USV

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水聲導(dǎo)航、定位技術(shù)發(fā)展趨勢探討[J]. 孫大軍,鄭翠娥.  海洋技術(shù)學(xué)報. 2015(03)
[2]SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)定[J]. 于玖成,何昆鵬,王曉雪.  智能系統(tǒng)學(xué)報. 2015(01)
[3]基于雙主交替領(lǐng)航的多AUV協(xié)同導(dǎo)航方法[J]. 高偉,劉亞龍,徐博,唐李軍.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2014(06)
[4]基于水聲通信延遲的多UUV協(xié)同定位算法[J]. 高偉,楊建,劉菊,徐博,史宏洋.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2014(03)
[5]基于雙領(lǐng)航者的多AUV協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測性分析[J]. 高偉,劉亞龍,徐博.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2013(11)
[6]多UUV沿多條給定路徑運(yùn)動的協(xié)調(diào)編隊(duì)控制[J]. 邊信黔,牟春暉,嚴(yán)浙平.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2013(01)
[7]卡爾曼濾波系統(tǒng)和量測噪聲自適應(yīng)估計的關(guān)聯(lián)性[J]. 魏偉,秦永元,張曉冬,張亞崇.  測控技術(shù). 2012(12)
[8]一種基于量測偽距的EKF移動長基線AUV協(xié)同導(dǎo)航方法[J]. 劉明雍,黃博,蔡挺.  魚雷技術(shù). 2012(06)
[9]水聲定位系統(tǒng)在海洋工程中的應(yīng)用[J]. 孫大軍,鄭翠娥,錢洪寶,李昭.  聲學(xué)技術(shù). 2012(02)
[10]模糊自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波方法用于天文導(dǎo)航[J]. 張迎春,李璟璟,吳麗娜,李化義.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2012(01)

博士論文
[1]多水下航行器協(xié)同定位算法研究[D]. 劉亞龍.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[2]水下航行器導(dǎo)航及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D]. 楊峻巍.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[3]基于扁平UUV動力學(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
[4]慣性導(dǎo)航系統(tǒng)傳遞對準(zhǔn)技術(shù)關(guān)鍵問題研究[D]. 丁國強(qiáng).哈爾濱工程大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于多元信息融合的AUV慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方法研究[D]. 于聰.中國海洋大學(xué) 2012
[2]SINS/DVL組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 呂召鵬.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



本文編號：3577037