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基于领航者的多水下航行器协同导航定位研究
| 论文题名： | 基于领航者的多水下航行器协同导航定位研究 |
| 关键词： | 水下航行器;协同导航;领航者定位;卡尔曼滤波;海流干扰 |
| 摘要： | 自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）已经成为当代许多国家海洋技术研究中的重要领域。当前多AUV协同导航系统逐步成为了水下航行器发展的一种主导方向。多AUV的协同导航定位技术就是使用少数配有高精度导航设备的主AUV来帮助其他仅配有低精度导航设备、低成本的从AUV完成高精度定位。本文主要是对基于领航者的多 AUV协同导航定位进行一定的研究，其中包括多AUV协同导航系统的配置、领航者组合校正方式以及主从式中单、多领航者协同导航系统工作原理与模型，系统可观测性，三种基于不同滤波算法的协同导航算法以及海流影响下的协同导航算法。 首先，研究了主从式协同导航系统中相关结构元件的工作原理以及主AUV组合导航校正方式，分别建立了单领航者、多领航者协同导航模式下的定位模型。 其次，基于观测性相关理论，分别在未加海流影响与存在海流影响两种情况下，对比分析了协同导航系统的可观测性，并设计了仿真案例进行验证。 然后，对于多AUV协同导航算法，研究了分别基于扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter,EKF）、无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter,UKF）、容积卡尔曼滤波（Cubature Kalman Filter,CKF）的三种多AUV协同导航算法。基于三种不同滤波算法的基本原理，设计了相应的协同导航算法实现步骤，从理论本质、估计精度、适用范围、稳定性不同角度对三种算法进行了比较分析，设计了仿真案例验证了导航算法的正确性。 最后针对海流影响下的协同导航，提出了采用基于蚁群与CKF相结合的协同导航算法来实现单领航者协同定位。该算法采用改进的蚁群算法对CKF中的噪声方差矩阵进行优化，并设计了仿真案例，验证了其较佳的有效性。 |
| 作者： | 张娟 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 李娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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