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海流与位姿融合的UUV航海自适应调节方法研究
| 论文题名： | 海流与位姿融合的UUV航海自适应调节方法研究 |
| 关键词： | 无人水下航行器;海流干扰;改进无色卡尔曼滤波;航路自适应调节 |
| 摘要： | 随着海洋探索技术的发展,无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)逐渐成为勘测海洋环境的有效装备之一,其航行的效率和安全性备受关注,也是该领域的研究热点。在未知海域的航行过程中,UUV采用声学多普勒海流剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers,ADCP)获取海流信息(流速和流向),该信息经过滤波后可辅助UUV选择适宜的航行路径。在航行路径选择过程中,主要考虑航行效率和横向流对路径选择的影响。 本文主要对以下几个方面进行了研究: 首先,建立大地坐标系、UUV船体坐标系、ADCP仪器坐标系及声纳波束坐标系,分析研究各坐标系间的转换关系,并基于该转换关系,将ADCP测得的海流信息转化为大地坐标系下的海流信息,得到海流模型。 其次,针对海流信息和UUV的位姿数据设计滤波算法,并利用WinRiver和WinADCP可视化显示海流信息。考虑到UUV航行时获取的海流数据中含有噪声,本文利用改进的无色卡尔曼滤波方法对数据进行滤波处理,并利用试验数据验证该方法的可行性。 最后,基于滤波后的海流信息开展航路自适应调节方法的研究,该方法设计的综合评价函数考虑了航行效率和横向流两个约束条件。通过恒定流场及时变流场环境下的仿真,验证该方法对于UUV依据海流信息选择合适航行路径的有效可行性。 本文结合海流信息及UUV的位姿信息,设计了限制条件下基于动态规划的航路自适应调节方法,并通过不同的案例,验证了该方法的性能。仿真结果表明:本文设计的航路自适应调节方法适用于不同的流场环境,能够有效缩短航行时间并避免横向流对航行路径的不利影响,具有一定的应用可行性。 |
| 作者： | 李磊磊 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 严浙平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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