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文檔簡介
1、隨著自主水下航行器(以下簡稱AUV)自主能力和智能水平的提高,水下目標跟蹤日漸成為AUV水下自主作業(yè)的關鍵技術之一。AUV目標跟蹤技術對于海洋國土監(jiān)視、近岸預警或近海防御、海底管線跟蹤與維修等,具有重要的研究價值。
本文針對AUV動目標跟蹤問題進行研究,研究內(nèi)容如下:
首先,分析了AUV運動控制系統(tǒng),在水平面內(nèi)建立AUV動力學模型和運動學模型;針對AUV的跟蹤對象,分別建立了目標的非機動和機動運動模型,包括勻
2、速運動模型,勻加速運動模型和一階時間相關(Singer)模型?;诮?jīng)典PID控制理論設計了AUV目標跟蹤控制器。
其次,基于卡爾曼濾波理論研究目標運動估計方法,分別采用卡爾曼濾波器和自適應卡爾曼濾波器完成對非機動目標和機動目標的運動估計。
再次,以AUV推進系統(tǒng)能耗最小為目標跟蹤控制原則,設計了基于區(qū)域劃分的目標跟蹤控制策略。根據(jù)AUV測量傳感器的探測范圍,在保證AUV安全運動前提下將AUV與目標的運動區(qū)域劃
3、分為不同的區(qū)間。通過目標跟蹤切換控制實現(xiàn)對動目標的跟蹤,當目標運動超出區(qū)域邊界時,啟動AUV實行目標跟蹤控制,從而節(jié)省AUV推進能耗。
最后,針對所研究的目標跟蹤控制策略和跟蹤方法,完成仿真實驗驗證。未考慮AUV運動模型條件下,對AUV目標跟蹤過程中啟動跟蹤、監(jiān)視目標、確保安全距離幾種情況進行仿真驗證??紤]AUV水平面運動模型,基于目標運動估計結果完成了AUV動目標跟蹤控制仿真實驗,驗證了目標跟蹤控制方法的有效性和可行性。
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