AUV长基线定位算法研究
本文选题:水声传感器网络(UASNs) 切入点:自主潜航器(AUV)定位 出处:《河北师范大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:近年水声传感器网络(UANs)掀起研究热潮,作为其核心技术之一,自主潜航器(AUV)定位问题亟需节能高精度的解决方案,基于海底应答器的长基线(LBL)定位系统满足UASNs中智能高效,独立高精度的设计目标,是较为合理的选择。本文通过对经典AUV定位技术的利弊分析,结合国内外研究现状,剖析出LBL系统面临着时间同步困难、双向测距(TRT)技术测距不精、和水下声速时变的问题。为解决这些问题,本文针对浅海海域,在基于海底应答器的LBL机制下,提出了无需时间同步的,基于精确声传播时延估计的AUV自定位算法(SL-STTS)。SL-STTS算法通过分析声信号到达角度和AUV的航向角及纵摇角来计算声信号由AUV传向海底应答器的单向传播时延。提出使用数学期望来逼近水下声速,并在理论上证明了其合理性。利用LMA算法来优化测距从而计算出AUV的位置信息。仿真证明,本算法定位误差符合克拉美罗界(CRB),且在时延测量噪声与角度测量噪声的影响下,其定位精度较对比算法提高了约8%~79%。平均测距误差也比RTR算法减小了42%。为节约成本,减少对应答器的使用,进一步提出了序列相似度匹配的滤波定位算法(SCLSS)。SCLSS算法利用格栅式测量将三维定位区域进行格形划分,形成虚拟位置点来辅助定位。由声信号滤波法过滤出任务应答器及可代表AUV位置区域的任务位置点。为进一步提高定位精度,对任务位置点进行合理衍生形成衍生点。通过与AUV的距离序列进行Pearson相似度匹配,二次过滤出衍生点,利用质心加权法其位置进行相似度加权求取AUV的位置。仿真证明,在较少应答器做辅助的情况下,本算法的定位精度较对比算法提升约49%,在时延测量噪声与角度测量噪声的影响下,其定位精度较对比算法提升约35%。
[Abstract]:As one of the core technologies of underwater acoustic sensor network (underwater acoustic sensor network), the localization problem of autonomous submersible vehicle (AUV) is in urgent need of energy saving and high precision solution. The long baseline UASNs positioning system based on submarine transponder meets the requirement of intelligence and high efficiency in UASNs. By analyzing the advantages and disadvantages of the classical AUV positioning technology and combining the current research situation at home and abroad, this paper analyzes that the LBL system is faced with the difficulty of time synchronization, and the bidirectional ranging technology is not very good. In order to solve these problems, in this paper, in the LBL mechanism based on submarine transponder, we propose a time-free method for solving these problems. The AUV self-location algorithm based on accurate acoustic propagation time delay estimation (SL-STTS SL-STTS algorithm) calculates the one-way propagation delay of acoustic signals from AUV to submarine transponders by analyzing the arrival angle of acoustic signals and the heading and pitch angles of AUV. To approach the underwater speed of sound, The rationality of the algorithm is proved theoretically. The location information of AUV is calculated by using LMA algorithm to optimize the ranging. The simulation results show that the location error of this algorithm accords with the Clemero boundary, and under the influence of time-delay measurement noise and angle measurement noise, Its positioning accuracy is improved by about 8 / 79. The average ranging error is 42 less than that of RTR algorithm. In order to save cost and reduce the use of transponder, Furthermore, the filter location algorithm of sequence similarity matching is proposed. The grid measurement is used to divide the three dimensional location region into three dimensions, and the algorithm of SCLSS.SCLSS is used to partition the lattice shape of the three dimensional location area. The task transponder and the task position point which can represent the AUV position area can be filtered out by acoustic signal filtering method. In order to further improve the positioning accuracy, The task location points are reasonably derived to form derivative points. By matching the Pearson similarity with the distance sequence of AUV, the derivative points are filtered out twice, and the position of AUV is weighted by the centroid weighting method. The simulation results show that, In the case of fewer transponders, the positioning accuracy of this algorithm is about 49% higher than that of the contrast algorithm. Under the influence of the delay measurement noise and the angle measurement noise, the positioning accuracy is about 35% higher than that of the contrast algorithm.
【学位授予单位】:河北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U666.7
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 赵颖;量子技术将改善GPS定位精度[J];遥测遥控;2002年01期
2 徐国斌;;电机制动时间与定位精度的计算[J];汽车科技;1993年05期
3 张小红,李征航,王泽民,李英冰;提高山区GPS定位精度的有效途径[J];铁路航测;2000年03期
4 王凤鸣,陈福慈;头部X刀靶心定位精度的探讨[J];医疗装备;2000年12期
5 周伟敏;;定位精度的一种测试补偿方法[J];企业科技与发展;2010年22期
6 崔志成;;影响GPS定位精度因素及应对措施[J];水科学与工程技术;2011年01期
7 孙建军;;检测粗基准定位精度的电磁感应法[J];机械工艺师;1986年07期
8 范先勇;;一面两销定位的误差及改进[J];机械工程师;1988年03期
9 席爱华;;评定坐标磨床轴线定位精度的数理统计方法的实现[J];机械;1990年05期
10 马永忠;王时进;苏旭;;立体定向放射治疗系统定位精度的测量与分析[J];中国卫生工程学;2005年06期
相关会议论文 前10条
1 张淑芳;袁安存;;一种以自主方式提高GPS定位精度的方法[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
2 吴必军;方小军;;特殊事件下单频GPS定位精度分析[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十二次学术会议论文集[C];1999年
3 马启明;顾永丰;涂远琴;;测量雷电回击波形提高回击定位精度[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十二次学术会议论文集[C];1999年
4 刘义范;;GPS定位精度检验及误差表示的转换关系[A];吉林省测绘学会2008年学术年会论文集(上)[C];2008年
5 杨庆岩;赵起文;张百安;马骏;;伪距差分GPS定位精度试验及分析[A];船舶通信与导航(1995)[C];1995年
6 王景泉;宋智;;美国导航定位卫星的发展——仍围绕GPS政策为焦点[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十一次学术会议论文集[C];1998年
7 夏小静;许东;赵剡;;基于统计的卫星导航系统定位精度工程应用方法[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年
8 苏冉冉;张雷;马民;曹纪东;;少量差分站提高RDSS定位精度方法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 丁克良;童小华;郑德华;;上海市移动终端GPS定位覆盖率与可靠性分析[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
10 洪大永;;简易的差分GPS方案[A];船舶通信导航学术会议(1993)论文集[C];1993年
相关重要报纸文章 前10条
1 记者 白洁;资源三号卫星定位精度达到国际先进水平[N];中国测绘报;2013年
2 实习生 魏伟;今天你被“跟踪”了没?[N];科技日报;2011年
3 本报记者 吴晓菁 通讯员 王夏儿 江春发;使用便捷 定位精度高[N];厦门日报;2010年
4 山西焦煤西山煤电西曲矿 李东红;手持GPS定位精度研究[N];山西科技报;2010年
5 杨波;信息融合推进导航应用[N];中国计算机报;2007年
6 周晓娟;移动定位,各有千秋[N];通信产业报;2006年
7 ;U-MAX下的定位之星业务[N];通信产业报;2003年
8 《计算机世界》评测实验室 秦钢;高性价比GPS[N];计算机世界;2007年
9 本报记者 鲁扬;刘建军:精确测量 准确定位[N];中华建筑报;2007年
10 宋丹玫 刘琳 肖猛;百名专家解读百种产品质量[N];中国质量报;2010年
相关博士学位论文 前3条
1 苗慧;机载SAR定位精度的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
2 田世君;高灵敏度GPS定位及组合导航技术研究[D];电子科技大学;2009年
3 张光普;导航定位通信一体化系统总体技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 徐兆文;基于ZigBee的群组定位与环境监测设计[D];南京理工大学;2015年
2 张超;基于GPS/BDS的移动目标定位追踪系统的研究与设计[D];苏州大学;2015年
3 杨洲;基于UWB/MEMS的高精度室内定位技术研究[D];中国矿业大学;2015年
4 金兆飞;无人机光电成像平台目标定位精度分析与提高[D];南京航空航天大学;2014年
5 陈如通;方位测量与交汇定位方法误差分析[D];电子科技大学;2015年
6 夏向兰;VANET中车辆间的协作精准定位技术研究[D];南京邮电大学;2015年
7 孙逊;基于ZUPT的宇航员月面导航定位方法研究[D];河南大学;2015年
8 张威;基于GSM频谱的城市车辆相互定位[D];上海交通大学;2015年
9 梁辰;地震数据采集站集成GPS定位精度研究[D];河北地质大学;2016年
10 李晶;AUV长基线定位算法研究[D];河北师范大学;2016年
,本文编号:1583785
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/1583785.html