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基于水声通信延迟的多UUV协同定位算法

发布时间:2018-07-31 16:15
【摘要】:针对多水下自治机器人(unmanned underwater vehicle,UUV)协同定位过程中水声通信延迟造成的定位失效问题,提出了一种基于状态估计均方误差最小的延时扩展卡尔曼滤波(delayed extended Kalman filter,DEKF)定位误差修正方法。首先建立考虑水声通信延迟的系统状态方程,利用状态转移矩阵推导系统等效量测方程,然后给出多UUV考虑水声通信延迟的扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)定位方法并分析其不足;最后在EKF方法的基础上,分析量测信息延迟对状态估计的影响,建立系统真实量测模型,设计基于状态估计均方误差最小的DEKF算法。仿真结果表明,该方法能够有效地修正多UUV协同定位中由于水声通信延迟造成的定位误差,在工程实践中具有一定参考意义。
[Abstract]:Aiming at the problem of localization failure caused by underwater acoustic communication delay in multi-underwater autonomous vehicle (unmanned underwater) cooperative positioning process, a delayed extended Kalman filter (delayed extended Kalman filter) positioning error correction method based on minimum mean square error of state estimation is proposed. First, the system state equation considering the delay of underwater acoustic communication is established, and the equivalent measurement equation of the system is derived by using the state transfer matrix. Then, the extended Kalman filter (EKF) location method with multiple UUV considering the delay of underwater acoustic communication is presented and its shortcomings are analyzed. Finally, on the basis of EKF method, the effect of measurement information delay on state estimation is analyzed, the real measurement model of the system is established, and the DEKF algorithm based on the minimum mean square error of state estimation is designed. The simulation results show that this method can effectively correct the localization error caused by underwater acoustic communication delay in multi-UUV cooperative location, and it has certain reference significance in engineering practice.
【作者单位】: 哈尔滨工程大学自动化学院;
【基金】:国家自然科学基金(51379042,61203225) 中国博士后科学基金面上项目(2012M510083)资助课题
【分类号】:TN929.3;U675.7

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 姚尧;徐德民;张立川;严卫生;;通信延迟下的多UUV协同定位——基于航迹预测的实时更新算法[J];机器人;2011年02期

2 张立川;徐德民;刘明雍;;基于双水听器的多自主水下航行器协同导航方法[J];系统工程与电子技术;2011年07期

【共引文献】

相关期刊论文 前3条

1 翟光;张景瑞;张尧;;基于多空间机器人系统的非合作目标联合定位技术[J];机器人;2013年02期

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3 高伟;刘亚龙;徐博;;基于双领航者的多AUV协同导航系统可观测性分析[J];系统工程与电子技术;2013年11期

相关博士学位论文 前1条

1 杨峻巍;水下航行器导航及数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

相关硕士学位论文 前2条

1 曾浩瀚;多舰艇协同导航误差分析与算法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

2 刘松海;水下运动平台位置导引软件设计[D];哈尔滨工程大学;2013年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 张立川;刘明雍;徐德民;严卫生;;基于水声传播延迟的主从式多无人水下航行器协同导航定位研究[J];兵工学报;2009年12期

2 张立川;徐德民;刘明雍;严卫生;;多无人水下航行器协同导航与定位研究(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2009年03期

3 张立川;徐德民;刘明雍;严卫生;;基于移动长基线的多AUV协同导航[J];机器人;2009年06期

4 张立川;刘明雍;徐德民;严卫生;;多UUV协同导航与定位研究(英文)[J];系统仿真学报;2008年19期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张立川;刘明雍;徐德民;严卫生;;基于水声传播延迟的主从式多无人水下航行器协同导航定位研究[J];兵工学报;2009年12期

2 刘明雍;李闻白;;基于凸优化算法的无人水下航行器协同定位(英文)[J];自动化学报;2010年05期

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本文编号:2156117

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