基于罗经/DVL/水声定位系统的水下组合导航方法研究

针对基于罗经/DVL航位推算系统位置误差积累的问题,研究基于罗经/DVL/水声定位系统的水下运载体组合导航定位方法,设计了组合导航方案,建立了基于航位推算系统的误差方程,在此基础上引入水声定位系统的位置量测信息,设计了卡尔曼滤波器,实现了罗经/DVL/水声定位系统的信息融合。最后对研究的方法进行了计算机仿真和半物理仿真实验。实验结果表明,该方法抑制了航位推算系统位置误差发散,且减小了水声定位数据波动幅度,实现了水下运载体的高精度导航定位。     

基于航位推算/水声定位系统的水下拖体组合导航方法

针对航位推算系统位置误差发散、水声定位系统输出信息波动大的特点,利用基于航位推算/水声定位系统的组合导航方法进行深拖系统导航定位。先利用多普勒速度仪和罗经的输出数据进行航位推算得到拖体位置,然后将此位置与水声定位系统输出的位置进行数据融合,得到连续、平滑的高精度深拖系统导航数据,实现水下拖体的高精度定位。应用此方法对海试实验数据进行了处理,实验结果表明:采用组合方法后,既限制了位置误差的发散,又减小了数据波动幅度,可以得到平滑的高精度位置。     

基于卡尔曼滤波的水下滑翔机组合导航研究

水下滑翔机定位与导航精度的提高对于其完成水下作业任务至关重要。水下滑翔机传统的定位方法是依托于GPS信息的航位推算,定位精度较低,不能满足按既定路径航行的导航要求。为此,本文提出了一种利用卡尔曼滤波的组合导航方法,该方法在传统航位推算技术的基础上采用卡尔曼滤波器融合惯性导航系统数据和深度计数据,得出深度的卡尔曼最佳估计值,以此代替传统航位推算技术中的深度计直接测量值,从而提高航位推算精度。基于该方法,进行了仿真分析,并通过样机水池实验验证了该方法的有效性。     

基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方法

单一导航系统无法满足水下运载体高精度、高可靠性的导航需求,文中根据常用水下导航系统的特点,提出基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方案,设计了以惯导系统(INS)为主参考系统,声学定位系统/深度计、多普勒计程仪(DVL)、罗经为子参考系统的联邦滤波器,并进行了仿真研究。结果表明文中设计的滤波器能有效融合各个传感器的导航信息,实现水下运载体高精度导航定位,并具有一定容错性。     

小型水下运载器快速上浮导弹发射过程扰动分析

区别于传统潜艇发射导弹,小型水下运载器由于尺寸小、重量轻、上浮速度快,导弹发射过程对其动力学特性具有重要影响。针对小型快速上浮运载器,对上浮过程、发射过程及开盖过程扰动进行建模,并对典型上浮发射导弹过程进行仿真分析。结果表明,开盖及发射过程对运载器弹道及姿态的扰动较小,而对上浮速度影响较大,发射后运载器控制效率显著下降。     

水下运载器系统快速开盖运动学研究

水下运载器根据其使命,通常内部装载不同战斗载荷,其中上浮开盖过程是其作战流程中非常关键的一个动作过程,水下运载器在其工作过程中受到波浪力、火箭推力、重力、流体阻力等外界因素的影响,而开盖动作又使得水下运载器系统构件之间产生相对运动,其运动特性较为复杂。针对水下运载器系统,利用多刚体Kane方法建立了系统的动力学方程,利用混合坐标系法描述刚体之间的位置关系,计算了不同工况下水下运载器系统开盖过程的运动响应,分析了影响开盖动作的因素。研究表明：增大推冲力或者增加推冲器作用行程都能明显缩短开盖时间,开盖动作对运载器壳体的运动影响较小,可以忽略;头盖重心位置越高,头盖翻转过程达到角速度拐点的时间会越短,对开盖越有利;运载器初始倾斜角与头盖转动方向一致时,能较为明显缩短开盖时间;运载器初始倾斜角对推冲器作用效果的影响较小。     

基于GPS/MIMU组合导航定位系统的研究与应用

研究了利用微型惯性测量单元M IMU和GPS-OEM板,设计了一种低成本、轻小型的GPS/M IMU组合导航定位系统。为了验证该系统的性能,利用M IMU和GPS观测数据对该组合系统进行了实验。实验结果和应用表明,组合导航系统在精度和可靠性方面较单一的导航系统都有明显的改善。     

基于多源信息融合的水下航行器航迹测量方法

针对水下航行器航迹实时分析的需求,提出了一种基于多源信息融合的测量方法。通过传感器获得水下航行器状态信息,利用主成分分析方法将试验数据作为一变量,定义总体的各主成分,利用测量值与主成分的复相关关系,给出了各传感器的综合支持程度和数据融合公式,完成多源数据的融合。应用实例验证了该方法的有效性和精确性,能够提高试验数据的可信度。     

基于多源信息融合的水下航行器航迹测量方法

针对水下航行器航迹实时分析的需求,提出了一种基于多源信息融合的测量方法。通过传感器获得水下航行器状态信息,利用主成分分析方法将试验数据作为一变量,定义总体的各主成分,利用测量值与主成分的复相关关系,给出了各传感器的综合支持程度和数据融合公式,完成多源数据的融合。应用实例验证了该方法的有效性和精确性,能够提高试验数据的可信度。     

海况对水下运载器吊放回收的影响

本文将水下运载器，吊索和母船看作是一个由弹簧连接的单自由度系统，通过对系统进行分析和研究，建立了水下被吊物体在吊索带动下，由吊臂端点运动引起的运动响应的物理模型、数学方程，并编制了各项参数可调的计算机程序以求解水下物体的运动轨迹。运用此程序，对影响参数作系列变化后进行了运动响应计算，并绘制成运动响应随这些参数变化的曲线，为水下吊放回收系统的设计提供了依据     

智能水下机器人水声精确定位技术的研究

讨论了智能水下机器人水声定位技术,给出系统的组成、定位教学模型。论述了提高定位精度措施,最后给出试验测量结果。     

超短基线水下定位系统通信接口的实现方法

介绍了超短基线水下定位系统通信接口的软件实现原理和方法,详细讨论了程序中的几个关键问题,给出了以V isual C 为开发平台下的软件实现关键代码,并通过试验验证其有效性。     

基于卡尔曼滤波的INS／USBL水下导航系统模型研究

简述惯性导航技术(INS)和超短基线定位技术(USBL),并分析了各自的优缺点.为了满足深海作业对导航定位高精度、高数据更新率的技术需求,提出基于卡尔曼滤波技术(Kalman Filter)实现INS和USBL的融合集成,研究了系统模型,进行了水下定位试验,给出了误差分析结果,证明了模型的可靠性.     

基于非差精密单点定位技术反演大气综合水汽含量

比较了Saastamoinen模型、UNB3模型和改进的Hopfield模型受纬度、高程和时间影响的不同特性。采用SuomiNet提供的数据进行计算验证,给出适合水汽反演的对流层延迟模型。依据估计的对流层天顶湿延迟反演大气综合水汽含量,通过与网解值对比,验证非差精密单点定位技术反演的大气综合水汽含量,能够达到双差网解方式的精度。     

水声导航、定位技术发展趋势

水声导航、定位技术在海洋科学和海洋工程中有着广泛的应用,近年来已逐渐向高精度、多传感器、多手段融合的方向发展.本文以导航、定位声纳的发展为关注对象,概述了水声导航、定位技术在技术前沿上的发展状况,提炼出其技术发展趋势,并介绍了水声导航、定位技术的应用前景.     

水下机器人-机械手系统构建与研究

描述了一水下机器人——机械手系统研究平台的搭建,详细介绍了三功能水下电动机械手的设计与实验,给出了载体分系统的设计结果,利用Matlab工具箱和M函数构建了系统仿真模型,可以有效地对系统规划和控制算法进行验证(包括分别对载体分系统和机械手分系统的控制),可为进一步的现场试验提供指导和方法验证。     

Underwater Terrain Positioning Method Based on Least Squares Estimation for AUV

To achieve accurate positioning of autonomous underwater vehicles, an appropriate underwater terrain database storage format for underwater terrain-matching positioning is established using multi-beam data as underwater terrain-matching data. An underwater terrain interpolation error compensation method based on fractional Brownian motion is proposed for defects of normal terrain interpolation, and an underwater terrain-matching positioning method based on least squares estimation (LSE) is proposed for correlation analysis of topographic features. The Fisher method is introduced as a secondary criterion for pseudo localization appearing in a topographic features flat area, effectively reducing the impact of pseudo positioning points on matching accuracy and improving the positioning accuracy of terrain flat areas. Simulation experiments based on electronic chart and multi-beam sea trial data show that drift errors of an inertial navigation system can be corrected effectively using the proposed method. The positioning accuracy and practicality are high, satisfying the requirement of underwater accurate positioning.     

基于卫星的水下载体实时水声定位模型

为适应水下载体高精度实时导航定位的需求,提出了基于卫星导航定位的浮标水声定位系统定位模式,主要讨论了长基线固定浮标定位系统和超短基线单体智能浮标系统的工作原理和点位计算模型,分析了水声定位系统定位的准确度和误差源,对促进全球海域实现全天候高精度完全水下自主定位具有一定的指导意义。     

伪卫星独立组网方案研究

针对伪卫星独立组网,从精度因子入手,分析了对不同用户的定位精度。着重对空中用户的定位问题进行一系列的分析,并进行了仿真。对仿真过程中遇到的精度衰减因子（DOP）值分布奇异条带、定位精度较低等情况,研究了不同的伪卫星布局和增加卫星数目等解决方案。