水下無人航行器自主導(dǎo)航算法研究.pdf

1、在海洋開發(fā)、海難搜救和海洋軍事等領(lǐng)域,自主式水下無人航行器有著十分廣闊的應(yīng)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(dǎo)航方面極為重視,已經(jīng)在該領(lǐng)域取得了不少成果。水下無人航行器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一在于高精度的導(dǎo)航定位問題。高精度的導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)組合起來用于提高導(dǎo)航定位系統(tǒng)的效率與精度。因此,研究組合導(dǎo)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(dǎo)航模塊的設(shè)計需求,以航位推算為基礎(chǔ),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(dǎo)航實(shí)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(dǎo)航定位算法問題。
　　為解決由傳感器的測量誤差等因素導(dǎo)致的航行器在水下自主航行時不能滿足長時間導(dǎo)航定位的問題,對航位推算算法進(jìn)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(xué)描述。為了得到高精度、高可靠性的導(dǎo)航信息,根據(jù)已建立的數(shù)學(xué)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(jìn)行了相應(yīng)的算法推導(dǎo)和仿真實(shí)驗(yàn)。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(dǎo)航定位過程中噪聲抑制有較好的效果,提高了導(dǎo)航的精度。
　　為了進(jìn)一步提高水下航行器的導(dǎo)航定位精度,研究了水下導(dǎo)航多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù),設(shè)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