本文關(guān)鍵詞：AUV寬容性導(dǎo)航技術(shù)研究及基于小型平臺(tái)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 自主水下航行器 平方根容積卡爾曼濾波 自適應(yīng)濾波 野值檢測(cè) 協(xié)同導(dǎo)航 MOOS 傳感器校正

【摘要】：自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,簡(jiǎn)稱AUV)在海洋工程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,AUV在搭載各種傳感器設(shè)備后可應(yīng)用于水下環(huán)境監(jiān)測(cè)、近海石油工程作業(yè)、水下搜索與測(cè)繪等領(lǐng)域。而高精度的導(dǎo)航定位是水下航行器安全和可靠地執(zhí)行水下任務(wù)的技術(shù)保障,本文基于實(shí)驗(yàn)室正在研制的小型AUV平臺(tái),開(kāi)展了寬容性導(dǎo)航技術(shù)、協(xié)同導(dǎo)航技術(shù)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、導(dǎo)航傳感器校正及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等工作,主要研究工作有： 針對(duì)導(dǎo)航模型噪聲統(tǒng)計(jì)特性不確知及測(cè)量野值存在的情況,在平方根容積卡爾曼濾波(Square-root Cubature Kalman Filter,簡(jiǎn)稱SCKF)的基礎(chǔ)上將改進(jìn)的Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法與基于新息判別的抗野值算法相結(jié)合,仿真驗(yàn)證了上述濾波算法具有較好的抗野值能力,可有效提高導(dǎo)航精度。同時(shí),為克服測(cè)量值延遲對(duì)導(dǎo)航精度的影響,研究了基于狀態(tài)擴(kuò)充的卡爾曼濾波算法,并通過(guò)超短基線(Ultra Short Baseline,簡(jiǎn)稱USBL)輔助AUV導(dǎo)航場(chǎng)景下的仿真進(jìn)一步驗(yàn)證了算法的可行性。 對(duì)基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,簡(jiǎn)稱EKF)的協(xié)同導(dǎo)航算法進(jìn)行仿真分析和驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用非線性系統(tǒng)可觀測(cè)性理論對(duì)協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測(cè)性進(jìn)行了分析,給出協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測(cè)性條件,并從協(xié)同導(dǎo)航EKF算法后驗(yàn)協(xié)方差矩陣出發(fā),提出了通過(guò)最小化位置不確定性估計(jì)協(xié)同導(dǎo)航定位最優(yōu)隊(duì)形的方法。 在算法研究的基礎(chǔ)上,基于小型AUV平臺(tái)及MOOS (Mission Orientated Operating Suite)開(kāi)源軟件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了整套導(dǎo)航軟硬件系統(tǒng),并通過(guò)湖試對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)湖試導(dǎo)航結(jié)果存在的誤差,對(duì)多普勒計(jì)程儀(Doppler Velocity Log,簡(jiǎn)稱DVL)安裝誤差及電子羅盤(pán)羅差進(jìn)行了分析和校正,校正后的導(dǎo)航精度得到了較大提高。
【關(guān)鍵詞】：自主水下航行器 平方根容積卡爾曼濾波 自適應(yīng)濾波 野值檢測(cè) 協(xié)同導(dǎo)航 MOOS 傳感器校正
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U674.941
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題背景及意義11-12
• 1.2 AUV導(dǎo)航技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 聲學(xué)導(dǎo)航13-14
• 1.2.2 航位推算和慣性導(dǎo)航14-15
• 1.2.3 地球物理導(dǎo)航15
• 1.2.4 協(xié)同導(dǎo)航15-16
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容16-19
• 第二章 AUV寬容性導(dǎo)航算法研究19-51
• 2.1 AUV導(dǎo)航系統(tǒng)模型19-24
• 2.1.1 常用坐標(biāo)系及參數(shù)定義19-21
• 2.1.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換21-23
• 2.1.3 導(dǎo)航系統(tǒng)模型23-24
• 2.2 非線性貝葉斯濾波算法24-35
• 2.2.1 非線性高斯貝葉斯濾波算法24-29
• 2.2.2 EKF、UKF、CKF對(duì)比分析29-32
• 2.2.3 改進(jìn)平方根容積卡爾曼算法32-35
• 2.3 自適應(yīng)抗野值濾波算法35-43
• 2.3.1 未知噪聲統(tǒng)計(jì)特性估計(jì)36-38
• 2.3.2 測(cè)量野值分析及處理38-40
• 2.3.3 仿真結(jié)果及分析40-43
• 2.4 延遲測(cè)量值濾波算法43-50
• 2.4.1 延遲測(cè)量值濾波算法43-46
• 2.4.2 USBL輔助AUV導(dǎo)航46-48
• 2.4.3 仿真結(jié)果及分析48-50
• 2.5 本章小節(jié)50-51
• 第三章 基于水聲測(cè)距的AUV協(xié)同導(dǎo)航研究51-71
• 3.1 系統(tǒng)模型及可觀性分析51-59
• 3.1.1 協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)模型51-52
• 3.1.2 協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測(cè)性分析52-55
• 3.1.3 協(xié)同導(dǎo)航擴(kuò)展卡爾曼濾波算法55-56
• 3.1.4 仿真分析56-59
• 3.2 協(xié)同導(dǎo)航最優(yōu)隊(duì)形分析59-70
• 3.2.1 目標(biāo)函數(shù)選取60-64
• 3.2.2 最優(yōu)隊(duì)形分析64-70
• 3.3 本章小結(jié)70-71
• 第四章 AUV平臺(tái)及導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)71-95
• 4.1 AUV平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)71-72
• 4.2 AUV上位機(jī)控制平臺(tái)72-73
• 4.3 AUV導(dǎo)航系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73-83
• 4.3.1 導(dǎo)航計(jì)算機(jī)74-75
• 4.3.2 導(dǎo)航設(shè)備介紹75-77
• 4.3.3 協(xié)處理模塊設(shè)計(jì)77-83
• 4.4 AUV導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)83-93
• 4.4.1 MOOS平臺(tái)總體介紹83-85
• 4.4.2 MOOS平臺(tái)下導(dǎo)航設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)85-91
• 4.4.3 MOOS平臺(tái)下導(dǎo)航進(jìn)程實(shí)現(xiàn)91-93
• 4.5 本章小結(jié)93-95
• 第五章 AUV導(dǎo)航系統(tǒng)誤差分析及數(shù)據(jù)處理95-115
• 5.1 AUV導(dǎo)航系統(tǒng)湖上試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析96-99
• 5.1.1 水面航行導(dǎo)航數(shù)據(jù)分析96-98
• 5.1.2 自主水下航行數(shù)據(jù)分析98-99
• 5.2 多普勒計(jì)程儀誤差分析及校正99-106
• 5.2.1 DVL誤差分析99-101
• 5.2.2 基于位置信息的安裝誤差校正101-103
• 5.2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析103-106
• 5.3 電子羅盤(pán)誤差分析及校正106-114
• 5.3.1 電子羅盤(pán)羅差分析107-108
• 5.3.2 橢圓擬合校正法108-111
• 5.3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析111-114
• 5.4 本章小結(jié)114-115
• 第六章 總結(jié)與展望115-117
• 參考文獻(xiàn)117-125
• 作者簡(jiǎn)介125

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 房新鵬;嚴(yán)衛(wèi)生;;雙領(lǐng)航多自主水下航行器移動(dòng)長(zhǎng)基線定位最優(yōu)隊(duì)形研究[J];兵工學(xué)報(bào);2012年08期

2 馬艷紅;胡軍;;基于SVD理論的可觀測(cè)度分析方法的幾個(gè)反例[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2008年04期

3 趙琳;王小旭;丁繼成;曹偉;;組合導(dǎo)航系統(tǒng)非線性濾波算法綜述[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2009年01期

4 魏偉;秦永元;張曉冬;張亞崇;;對(duì)Sage-Husa算法的改進(jìn)[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2012年06期

5 高偉;劉亞龍;徐博;;基于雙領(lǐng)航者的多AUV協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測(cè)性分析[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2013年11期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 鄭翠娥;超短基線定位技術(shù)在水下潛器對(duì)接中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

2 楊峻巍;水下航行器導(dǎo)航及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 楊保國(guó);超短基線系統(tǒng)安裝校準(zhǔn)技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：651942