無人艇主從協(xié)同編隊定位技術研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著科技的發(fā)展,隨著軍事力量的增強和國際環(huán)境的變化,海洋環(huán)境越來越受到國家的重視,隨之而來的是無人艇也越來越受重視。無人艇可以用在很多方面,它的發(fā)展也很廣闊。現(xiàn)如今,有許多重要任務需要無人艇編隊合作才能完成,而這其中最重要的是保障無人艇具有高精度的導航能力。在無人艇的研究中,協(xié)同編隊定位技術很重要,本課題是預研項目,該項目的目的是使配備較低精度的無人艇利用自身的信息和領航艇的信息進行融合來提高其導航精度。
  本文首先分析了無人艇

2、建模的理論基礎,對于無人艇上所使用的傳感器進行分析,推導出它們的誤差模型,并推導了單個無人艇的運動方程和觀測方程。針對無人艇編隊中跟隨艇的重要組成部分,即微慣性導航系統(tǒng),分析了它的各組成部分,包括 MEMS慣性器件、多普勒測速儀和電子羅盤的工作原理,推導它們的基本方程和各項誤差計算公式,為它們的組合濾波奠定基礎。其次,針對無人艇的運動模型,提出了基于微慣性導航系統(tǒng)的協(xié)同定位算法,建立其狀態(tài)方程和量測方程,并通過MATLAB仿真證明微慣性

3、導航系統(tǒng)的位置誤差、速度誤差和姿態(tài)誤差都得到了很好的抑制。同時提出了雙領航艇領航的協(xié)同定位算法,該算法以航位推算為基礎,然后對其工作原理進行介紹,推導出雙領航艇協(xié)同定位的數(shù)學模型。然后,考慮到領航艇與跟隨艇之間的通信存在延時問題,會對跟隨艇的定位造成一定的影響,于是本文提出了一種將觀測量進行更新的協(xié)同導航定位算法,即量測更新法,來減小通訊延時給跟隨艇的定位帶來的影響。該算法中,將跟隨艇和領航艇處于兩個不同時刻的狀態(tài)組合起來,用組合起來的

4、狀態(tài)量作為整個系統(tǒng)的狀態(tài)量,等到延時到達的時候,再對到達時刻的系統(tǒng)的狀態(tài)方程進行重構,然后把量測信息的等效值代入重新構造之后的狀態(tài)方程,依據(jù)最小方差估計,估計出延時下量測的最優(yōu)值,以此來完成對狀態(tài)方程和量測方程的重構。最后,利用MATLAB對協(xié)同定位算法的效果進行驗證。先對基于微慣性導航系統(tǒng)的協(xié)同定位算法進行了仿真分析,驗證了該算法對于應用在雙領航艇編隊和單領航艇編隊中都能夠使跟隨艇有良好的跟隨效果,同時通過對比,證明該算法應用在雙領航

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