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基于RSS和单目视觉信息融合的自主水下航行器入坞导航技术研究
| 论文题名： | 基于RSS和单目视觉信息融合的自主水下航行器入坞导航技术研究 |
| 关键词： | 水下接驳;自主水下航行器;RSS定位;水下视觉;信息融合导航 |
| 摘要： | 海底观测网是人类进行海洋观测的有力平台，而自主水下航行器是这个平台中不可或缺的一环，能够实现对海洋环境的大范围动态观测。为了让自主水下航行器的观测具有持续性，且能及时上传观测信息，下载最新指令，水下接驳基站扮演了十分重要的角色。本文主要研究自主水下航行器与水下接驳基站对接前的入坞导航技术。 本文提出了一种全新的基于RSS和单目视觉信息融合的自主水下航行器入坞导航方法，利用低成本的导航系统实现了对自主水下航行器末端入坞过程中的位姿估计。 针对基于RSS的水下定位方法，首先研究了电磁波在水中的传播规律并推导出了电磁波接收信号强度随距离衰减的数学表达式，在电磁仿真软件中进行了验证。介绍了扩展卡尔曼滤波的算法框架，设计了基于RSS的滤波定位算法。在实验室水池中进行了参数标定试验和定位试验，验证了基于RSS定位的准确性。 针对基于单目单灯的纯跟踪导引，研究了光线在海水中的传播特性及成像模型，为水下图像处理设计了自动曝光算法和基于大津算法的图像分割技术。设计了单目单灯导引的流程，并进行了水池试验。 针对基于信息融合的导航算法，提出了入坞导引阶段的信息融合模型，并研究了信息融合中的目标评估方法和传感器管理技术。对自主水下航行器回坞过程进行运动学建模，设计了基于扩展卡尔曼滤波框架下的信息融合算法。最后对提出的算法进行了仿真验证。 最后，本文对水下接驳系统的方案设计进行了概述，着重介绍了水下通讯系统的设计。整体介绍了自主水下航行器回坞导航系统的软件和硬件方案设计，并进行了基于信息融合的自主水下航行器入坞试验。 |
| 作者： | 汪焰韬 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 李德骏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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