AUV引导对接中声学定位算法研究
发布时间：2022-09-17 15:27
近年来,自主式水下潜器在海底矿产资源的探测开发、水文信息观测采集、水下设备打捞等方面发挥着重要作用。随着水下潜器在实际工程中的逐步应用,其自身续航能力不足的问题也日益凸显。因此,目前普遍采用潜器与水下对接站对接的方式,实现潜器的能量补给与数据交互。为了保证潜器与平台间的成功对接,本文围绕对接过程中的引导定位方法和轨迹修正方法进行分析研究。针对现有对接模式无法同时满足实时性、短时长、含姿态三个需求的问题,本文提出了一种单基元接收对接模式,通过采用对接平台发送多路信号,潜器上单个基元接收的方式实时获取潜器与平台间相对位置,为导航控制系统提供可靠保障。基于此定位方法对多路传输信号间应具有正交性的要求,采用COSTAS跳频信号作为系统声学传输信号完成定位。并对此对接模式下的两种工作模式进行仿真分析,比较两种工作模式的优缺点以及不同环境下的定位性能,选定分时发送工作模式完成引导定位。针对对接平台对潜器运动轨迹容错率较小的问题,本文基于扩展卡尔曼滤波和交互式多模型算法,结合位置、速度、斜距的量测信息建立轨迹修正模型,可适应对接过程中可能出现的时延信息缺失情况和机动轨迹情况。针对对接过程中的典型弱机...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 AUV水下对接技术发展现状
1.2.2 AUV引导定位技术发展现状
1.2.3 滤波算法发展现状
1.3 现阶段问题分析
1.4 本文的主要研究内容
第2章 AUV引导定位系统模型构建
2.1 单基元接收模式定位原理
2.2 信号体制设计
2.3 工作模式仿真分析
2.3.1 仿真设计
2.3.2 不同模式性能分析
2.4 本章小结
第3章 轨迹修正算法研究及仿真分析
3.1 轨迹修正应用分析
3.2 轨迹修正算法构建
3.2.1 交互式多模型算法原理
3.2.2 模型集选用分析
3.2.3 时延缺失条件模型建立
3.2.4 模型概率改进研究
3.3 仿真分析
3.3.1 轨迹修正算法评价指标
3.3.2 时延缺失条件下算法性能分析
3.3.3 机动轨迹下算法性能仿真分析
3.4 本章小结
第4章 AUV水下对接试验数据处理
4.1 定点测试数据处理
4.2 对接轨迹数据处理
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]多址水声扩频通信系统关键技术研究[J]. 奚慧巍,徐立军,张震. 船电技术. 2017(09)
[2]用于机动目标跟踪的自适应交互式多模型算法[J]. 王越,周德云,刘建生,赵凯,杨维. 火力与指挥控制. 2017(03)
[3]基于改进“当前”统计的交互式多模型算法研究[J]. 张聃,綦祥,蔡云泽. 控制工程. 2017(02)
[4]基于超短基线的AUV自主对接流程及算法[J]. 赵朝闻,张淞,李辉. 鱼雷技术. 2016(03)
[5]修正马尔可夫矩阵的IMM-GMPHD算法研究[J]. 赵斌,胡建旺,吉兵,马少闯. 军械工程学院学报. 2016(01)
[6]一种新型图像匹配方法在视觉导引AUV对接中的应用[J]. 邢庆龙,王小宁. 舰船电子工程. 2015(07)
[7]AUV视觉与短基线定位自适应融合方法[J]. 孙海涛,晏正新,王玥,张皓. 四川兵工学报. 2015(05)
[8]AUV水下终端对接目标识别与定位技术[J]. 吴利红,许文海,王利鹏. 大连海事大学学报. 2014(02)
[9]AUV水下对接技术发展现状[J]. 羊云石,顾海东. 声学与电子工程. 2013(02)
[10]CDMA通信系统中扩频序列的仿真研究[J]. 张怡,李振宁,张聪颖. 计算机工程与设计. 2009(23)
博士论文
[1]雷达机动目标运动模型与跟踪算法研究[D]. 刘昌云.西安电子科技大学 2014
[2]面向AUV回收控制的水下机器视觉研究[D]. 刘和祥.哈尔滨工程大学 2009
[3]超短基线定位技术在水下潜器对接中的应用研究[D]. 郑翠娥.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]复杂环境下强机动目标跟踪算法研究[D]. 刘成成.上海交通大学 2015
[2]强机动目标自适应跟踪算法研究[D]. 陈志锋.上海交通大学 2014
[3]基于多传感器的AUV控制系统[D]. 王刚.哈尔滨工程大学 2013
[4]超短基线宽带信号定位算法的DSP软件设计[D]. 李富贵.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3679486
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 AUV水下对接技术发展现状
1.2.2 AUV引导定位技术发展现状
1.2.3 滤波算法发展现状
1.3 现阶段问题分析
1.4 本文的主要研究内容
第2章 AUV引导定位系统模型构建
2.1 单基元接收模式定位原理
2.2 信号体制设计
2.3 工作模式仿真分析
2.3.1 仿真设计
2.3.2 不同模式性能分析
2.4 本章小结
第3章 轨迹修正算法研究及仿真分析
3.1 轨迹修正应用分析
3.2 轨迹修正算法构建
3.2.1 交互式多模型算法原理
3.2.2 模型集选用分析
3.2.3 时延缺失条件模型建立
3.2.4 模型概率改进研究
3.3 仿真分析
3.3.1 轨迹修正算法评价指标
3.3.2 时延缺失条件下算法性能分析
3.3.3 机动轨迹下算法性能仿真分析
3.4 本章小结
第4章 AUV水下对接试验数据处理
4.1 定点测试数据处理
4.2 对接轨迹数据处理
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]多址水声扩频通信系统关键技术研究[J]. 奚慧巍,徐立军,张震. 船电技术. 2017(09)
[2]用于机动目标跟踪的自适应交互式多模型算法[J]. 王越,周德云,刘建生,赵凯,杨维. 火力与指挥控制. 2017(03)
[3]基于改进“当前”统计的交互式多模型算法研究[J]. 张聃,綦祥,蔡云泽. 控制工程. 2017(02)
[4]基于超短基线的AUV自主对接流程及算法[J]. 赵朝闻,张淞,李辉. 鱼雷技术. 2016(03)
[5]修正马尔可夫矩阵的IMM-GMPHD算法研究[J]. 赵斌,胡建旺,吉兵,马少闯. 军械工程学院学报. 2016(01)
[6]一种新型图像匹配方法在视觉导引AUV对接中的应用[J]. 邢庆龙,王小宁. 舰船电子工程. 2015(07)
[7]AUV视觉与短基线定位自适应融合方法[J]. 孙海涛,晏正新,王玥,张皓. 四川兵工学报. 2015(05)
[8]AUV水下终端对接目标识别与定位技术[J]. 吴利红,许文海,王利鹏. 大连海事大学学报. 2014(02)
[9]AUV水下对接技术发展现状[J]. 羊云石,顾海东. 声学与电子工程. 2013(02)
[10]CDMA通信系统中扩频序列的仿真研究[J]. 张怡,李振宁,张聪颖. 计算机工程与设计. 2009(23)
博士论文
[1]雷达机动目标运动模型与跟踪算法研究[D]. 刘昌云.西安电子科技大学 2014
[2]面向AUV回收控制的水下机器视觉研究[D]. 刘和祥.哈尔滨工程大学 2009
[3]超短基线定位技术在水下潜器对接中的应用研究[D]. 郑翠娥.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]复杂环境下强机动目标跟踪算法研究[D]. 刘成成.上海交通大学 2015
[2]强机动目标自适应跟踪算法研究[D]. 陈志锋.上海交通大学 2014
[3]基于多传感器的AUV控制系统[D]. 王刚.哈尔滨工程大学 2013
[4]超短基线宽带信号定位算法的DSP软件设计[D]. 李富贵.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3679486
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