水下無人航行器自主導航算法研究.pdf

1、在海洋開發(fā)、海難搜救和海洋軍事等領域,自主式水下無人航行器有著十分廣闊的應用前景。國內(nèi)外自主式水下無人航行器的研究及開發(fā)人員對于航行器的水下導航方面極為重視,已經(jīng)在該領域取得了不少成果。水下無人航行器發(fā)展的關鍵技術之一在于高精度的導航定位問題。高精度的導航定位不僅僅是水下無人航行器獲取有效信息的必要條件,同時也決定了水下無人航行器是否可以安全作業(yè)及返回。人們將不同種類的導航系統(tǒng)組合起來用于提高導航定位系統(tǒng)的效率與精度。因此,研究組合導航

2、系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)融合算法具有重要意義。
　　本文根據(jù)低成本高精度導航模塊的設計需求,以航位推算為基礎,分析各傳感器工作原理和誤差來源,建立水下無人航行器組合導航實用系統(tǒng)模型,研究基于 GPS、多普勒測速儀和陀螺構(gòu)成的水下組合導航定位算法問題。
　　為解決由傳感器的測量誤差等因素導致的航行器在水下自主航行時不能滿足長時間導航定位的問題,對航位推算算法進行了研究,針對水下航行器在長時間航行中曲率半徑的變化,采用地球參考橢球體作為地球

3、幾何形狀的數(shù)學描述。為了得到高精度、高可靠性的導航信息,根據(jù)已建立的數(shù)學模型分別對小波分析、最小二乘法和卡爾曼濾波三種濾波方法進行了相應的算法推導和仿真實驗。仿真結(jié)果表明:小波分析、最小二乘法和卡爾曼濾波三種濾波方法對水下無人航行器導航定位過程中噪聲抑制有較好的效果,提高了導航的精度。
　　為了進一步提高水下航行器的導航定位精度,研究了水下導航多傳感器數(shù)據(jù)融合技術,設計了一個基于多種濾波偏差的加權(quán)數(shù)據(jù)融合算法,并將小波分析、最小二