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文檔簡介
1、近年水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)(UANs)掀起研究熱潮,作為其核心技術(shù)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(yīng)答器的長基線(LBL)定位系統(tǒng)滿足UASNs中智能高效,獨(dú)立高精度的設(shè)計目標(biāo),是較為合理的選擇。
本文通過對經(jīng)典AUV定位技術(shù)的利弊分析,結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,剖析出LBL系統(tǒng)面臨著時間同步困難、雙向測距(TRT)技術(shù)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(yīng)答器的L
2、BL機(jī)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(dá)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(yīng)答器的單向傳播時延。提出使用數(shù)學(xué)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(yīng)答器的使用,進(jìn)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(jìn)行格形劃分,形成虛擬位置點(diǎn)來輔助定位。由聲信號濾波法過濾出任務(wù)應(yīng)答器及可代表AUV位置區(qū)域的任務(wù)位置點(diǎn)。為進(jìn)一步提高定位精度,對任務(wù)位置點(diǎn)進(jìn)行合理衍生形成衍生點(diǎn)。通過與AUV的距離序列進(jìn)行Pearson相似度匹配,二次過濾出衍生點(diǎn),利用質(zhì)心加權(quán)法
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