水下機(jī)器人先進(jìn)導(dǎo)航技術(shù)

目錄
叢書(shū)前言一
叢書(shū)前言二
前言
1 緒論 1
1.1 水下機(jī)器人導(dǎo)航的定義與發(fā)展 1
1.2 水下機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 自主導(dǎo)航定位技術(shù)研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 信標(biāo)導(dǎo)航定位技術(shù)研究現(xiàn)狀 3
1.2.3 測(cè)距信標(biāo)技術(shù)研究現(xiàn)狀 6
參考文獻(xiàn) 8
2 常見(jiàn)參數(shù)標(biāo)定問(wèn)題和解決方案 12
2.1 垂線(xiàn)相交標(biāo)定法 12
2.1.1 基本原理 12
2.1.2 改進(jìn)垂線(xiàn)相交標(biāo)定法 13
2.1.3 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn) 19
2.2 導(dǎo)航傳感器標(biāo)定方法 21
2.2.1 標(biāo)定原理 21
2.2.2 魯棒M估計(jì)標(biāo)定方法 24
2.2.3 直接水下標(biāo)定方法 27
2.3 信標(biāo)信號(hào)檢測(cè)時(shí)延測(cè)定方法 30
2.3.1 接收電路概述 30
2.3.2 基于預(yù)白化的放大電路 31
2.3.3 信號(hào)時(shí)延估計(jì) 33
2.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 35
2.4 本章小結(jié) 38
參考文獻(xiàn) 39
3 常見(jiàn)聲學(xué)跟蹤問(wèn)題和解決方案 41
3.1 超短基線(xiàn)跟蹤水下機(jī)器人 41
3.1.1 問(wèn)題提出 41
3.1.2 聲學(xué)理論及其應(yīng)用方法 42
3.1.3 湖試和海試 44
3.2 長(zhǎng)基線(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用方法 48
3.2.1 信標(biāo)應(yīng)用方法研究 48
3.2.2 拖陣入水深度確定 49
3.2.3 信標(biāo)纜線(xiàn)長(zhǎng)度計(jì)算 52
3.2.4 信標(biāo)陣作用面積計(jì)算 55
3.3 水面機(jī)器人自主跟蹤水下機(jī)器人 56
3.3.1 問(wèn)題描述 57
3.3.2 基于追逐行為策略的跟蹤控制 57
3.3.3 水面機(jī)器人對(duì)水下機(jī)器人的自主跟蹤算法 60
3.3.4 湖試 61
3.4 本章小結(jié) 63
參考文獻(xiàn) 63
4 單信標(biāo)導(dǎo)航方法 65
4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 66
4.2 能觀性分析 68
4.3 單信標(biāo)導(dǎo)航 72
4.4 單信標(biāo)水下校準(zhǔn) 76
4.5 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn) 79
4.5.1 無(wú)水流情況 79
4.5.2 未知水流速度情況 81
4.5.3 已知水流速度情況 83
4.6 本章小結(jié) 86
參考文獻(xiàn) 87
5 主從式UUV群體導(dǎo)航方法 89
5.1 主從式UUV群體導(dǎo)航系統(tǒng) 89
5.2 系統(tǒng)方程 90
5.3 能觀性分析 92
5.4 隨從UUV參數(shù)估計(jì) 94
5.5 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn) 99
5.5.1 躍變水流速度實(shí)驗(yàn) 100
5.5.2 測(cè)距斷點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 101
5.6 本章小結(jié) 103
參考文獻(xiàn) 104
6 長(zhǎng)基線(xiàn)導(dǎo)航算法 105
6.1 長(zhǎng)基線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 105
6.2 本征聲線(xiàn)法定位 106
6.2.1 水平距離計(jì)算 106
6.2.2 位置解算 107
6.2.3 計(jì)算機(jī)仿真與分析 108
6.3 卡爾曼濾波器導(dǎo)航算法 111
6.3.1 深海AUV運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 112
6.3.2 卡爾曼濾波器設(shè)計(jì) 113
6.3.3 距離測(cè)量值的預(yù)處理 115
6.3.4 計(jì)算機(jī)仿真與分析 115
6.4 M估計(jì)導(dǎo)航算法 121
6.4.1 算法模型 121
6.4.2 計(jì)算機(jī)仿真與分析 123
6.4.3 湖試 126
6.5 本章小結(jié) 127
參考文獻(xiàn) 127
7 多信標(biāo)導(dǎo)航算法 128
7.1 多模型自適應(yīng)濾波 128
7.1.1 組合導(dǎo)航系統(tǒng) 129
7.1.2 多模型EKF組合導(dǎo)航算法 132
7.1.3 海試 135
7.2 水下機(jī)器人CEP的有效預(yù)報(bào) 139
7.2.1 航路和誤差 139
7.2.2 CEP計(jì)算 142
7.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 144
7.3 本章小結(jié) 144
參考文獻(xiàn) 145
附錄 146
附錄1 垂線(xiàn)相交標(biāo)定法仿真實(shí)驗(yàn)MATLAB源代碼 146
附錄2 M估計(jì)標(biāo)定法仿真實(shí)驗(yàn)MATLAB源代碼 150
附錄3 單條航跡線(xiàn)水下標(biāo)定方法仿真實(shí)驗(yàn)MATLAB源代碼 155
附錄4 確定超短基線(xiàn)系統(tǒng)跟蹤距離計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 157
附錄5 詢(xún)問(wèn)器聲線(xiàn)軌跡軟件包MATLAB源代碼 159
附錄6 信標(biāo)聲線(xiàn)軌跡軟件包MATLAB源代碼 162
附錄7 信標(biāo)陣作用面積計(jì)算方法 164
附錄8 水面機(jī)器人自主跟蹤水下機(jī)器人計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 166
附錄9 AUV單信標(biāo)位置修正估計(jì)計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 176
附錄10 有水流情況下水下機(jī)器人單信標(biāo)EKF位置估計(jì)計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 179
附錄11 信標(biāo)機(jī)動(dòng)情況下水下機(jī)器人的位置估計(jì)計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 184
附錄12 低成本主從式UUV群體導(dǎo)航計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 187
附錄13 本征聲線(xiàn)法定位計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 193
附錄14 水下機(jī)器人卡爾曼濾波器導(dǎo)航計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 197
附錄15 M估計(jì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 202
附錄16 水下機(jī)器人CEP預(yù)報(bào)計(jì)算機(jī)仿真MATLAB源代碼 206
索引 209
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