AUV長基線定位算法研究.pdf

1、近年水聲傳感器網絡(UANs)掀起研究熱潮，作為其核心技術之一，自主潛航器(AUV)定位問題亟需節(jié)能高精度的解決方案，基于海底應答器的長基線(LBL)定位系統(tǒng)滿足UASNs中智能高效，獨立高精度的設計目標，是較為合理的選擇。
　　本文通過對經典AUV定位技術的利弊分析，結合國內外研究現狀，剖析出LBL系統(tǒng)面臨著時間同步困難、雙向測距(TRT)技術測距不精、和水下聲速時變的問題。為解決這些問題，本文針對淺海海域，在基于海底應答器的L

2、BL機制下，提出了無需時間同步的，基于精確聲傳播時延估計的AUV自定位算法(SL-STTS)。SL-STTS算法通過分析聲信號到達角度和AUV的航向角及縱搖角來計算聲信號由AUV傳向海底應答器的單向傳播時延。提出使用數學期望來逼近水下聲速，并在理論上證明了其合理性。利用LMA算法來優(yōu)化測距從而計算出AUV的位置信息。仿真證明，本算法定位誤差符合克拉美羅界(CRB)，且在時延測量噪聲與角度測量噪聲的影響下，其定位精度較對比算法提高了約8％

3、～79％。平均測距誤差也比RTR算法減小了42％。
　　為節(jié)約成本，減少對應答器的使用，進一步提出了序列相似度匹配的濾波定位算法(SCLSS)。SCLSS算法利用格柵式測量將三維定位區(qū)域進行格形劃分，形成虛擬位置點來輔助定位。由聲信號濾波法過濾出任務應答器及可代表AUV位置區(qū)域的任務位置點。為進一步提高定位精度，對任務位置點進行合理衍生形成衍生點。通過與AUV的距離序列進行Pearson相似度匹配，二次過濾出衍生點，利用質心加權法