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多UUV动态自定位系统软硬件设计与实现
| 论文题名： | 多UUV动态自定位系统软硬件设计与实现 |
| 关键词： | 无人操纵水下航行器;动态自定位系统;硬件结构;软件设计;逆超短基线 |
| 摘要： | 多UUV（Unmanned Underwater Vechile）动态自定位技术研究是满足UUV采样等水下自主作业应用需求的必然趋势，水下自主作业的特殊性（自主性、智能化、低功耗、小型化等）要求UUV自定位技术减少人为干预、快速响应，要求UUV自定位设备体积小、功耗低、布放简单。目前，可用于多UUV动态自定位的技术和设备只有长基线(Long BaseLine，LBL)定位系统等为数不多的选择，但是LBL需要布放的节点多、周期长、成本高、风险大，位置校准复杂繁琐，难以满足多UUV长期水下自主作业应用。为此，本文提出一种基于逆超短基线(inverted Ultra-Short BaseLine，iUSBL)的多UUV自定位技术，其布署效率更高、功耗更低、自主性更强、成本更经济，重点开展自定位原理、硬件软件设计与实现以及系统集成和实验验证等研究。 首先，从UUV自定位原理出发，推导逆超短基线声收发器中斜基线和正基线的自定位表达式，重点分析单一类型基线定位性能并通过多类型基线定位融合扩展定位覆盖范围提高定位性能，探讨该系统基于深度信息的免询问快速自定位方法及其性能。 其次，在系统实现总体框架基础上，着重研究逆超短基线的硬件软件设计与实现，提出硬件软件详细设计要求，深入分析传感器和电路等硬件性能，然后通过matlab开发逆超基线系统应答信号收发处理的仿真软件，并且分别用Verilog硬件描述语言和C语言在FPGA和DSP嵌入式硬件平台上实现CW、MFSK、DSSS+BPSK等多种信号形式的收发功能。 最后，在系统硬件软件实现基础上，完成各模块独立调试和系统集成联调测试，设计详细消声水池实验方案并完成实验验证，对水平360度全方位进行精确的源方位测量，利用MFSK信号解决波束形成栅瓣导致的空间方位模糊问题。 通过基于逆超短基线的UUV自定位原理、硬件软件、系统集成与实验验证等研究，已具备逆超短基线雏形，初步达到多UUV自定位研究初衷，为进一步深入研究提供一定参考。 |
| 作者： | 赖学琼 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 孙贵青 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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