無人艇主從協(xié)同編隊(duì)定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，隨著軍事力量的增強(qiáng)和國際環(huán)境的變化，海洋環(huán)境越來越受到國家的重視，隨之而來的是無人艇也越來越受重視。無人艇可以用在很多方面，它的發(fā)展也很廣闊。現(xiàn)如今，有許多重要任務(wù)需要無人艇編隊(duì)合作才能完成，而這其中最重要的是保障無人艇具有高精度的導(dǎo)航能力。在無人艇的研究中，協(xié)同編隊(duì)定位技術(shù)很重要，本課題是預(yù)研項(xiàng)目，該項(xiàng)目的目的是使配備較低精度的無人艇利用自身的信息和領(lǐng)航艇的信息進(jìn)行融合來提高其導(dǎo)航精度。
　　本文首先分析了無人艇

2、建模的理論基礎(chǔ)，對(duì)于無人艇上所使用的傳感器進(jìn)行分析，推導(dǎo)出它們的誤差模型，并推導(dǎo)了單個(gè)無人艇的運(yùn)動(dòng)方程和觀測方程。針對(duì)無人艇編隊(duì)中跟隨艇的重要組成部分，即微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，分析了它的各組成部分，包括 MEMS慣性器件、多普勒測速儀和電子羅盤的工作原理，推導(dǎo)它們的基本方程和各項(xiàng)誤差計(jì)算公式，為它們的組合濾波奠定基礎(chǔ)。其次，針對(duì)無人艇的運(yùn)動(dòng)模型，提出了基于微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的協(xié)同定位算法，建立其狀態(tài)方程和量測方程，并通過MATLAB仿真證明微慣性

3、導(dǎo)航系統(tǒng)的位置誤差、速度誤差和姿態(tài)誤差都得到了很好的抑制。同時(shí)提出了雙領(lǐng)航艇領(lǐng)航的協(xié)同定位算法，該算法以航位推算為基礎(chǔ)，然后對(duì)其工作原理進(jìn)行介紹，推導(dǎo)出雙領(lǐng)航艇協(xié)同定位的數(shù)學(xué)模型。然后，考慮到領(lǐng)航艇與跟隨艇之間的通信存在延時(shí)問題，會(huì)對(duì)跟隨艇的定位造成一定的影響，于是本文提出了一種將觀測量進(jìn)行更新的協(xié)同導(dǎo)航定位算法，即量測更新法，來減小通訊延時(shí)給跟隨艇的定位帶來的影響。該算法中，將跟隨艇和領(lǐng)航艇處于兩個(gè)不同時(shí)刻的狀態(tài)組合起來，用組合起來的

4、狀態(tài)量作為整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)量，等到延時(shí)到達(dá)的時(shí)候，再對(duì)到達(dá)時(shí)刻的系統(tǒng)的狀態(tài)方程進(jìn)行重構(gòu)，然后把量測信息的等效值代入重新構(gòu)造之后的狀態(tài)方程，依據(jù)最小方差估計(jì)，估計(jì)出延時(shí)下量測的最優(yōu)值，以此來完成對(duì)狀態(tài)方程和量測方程的重構(gòu)。最后，利用MATLAB對(duì)協(xié)同定位算法的效果進(jìn)行驗(yàn)證。先對(duì)基于微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的協(xié)同定位算法進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了該算法對(duì)于應(yīng)用在雙領(lǐng)航艇編隊(duì)和單領(lǐng)航艇編隊(duì)中都能夠使跟隨艇有良好的跟隨效果，同時(shí)通過對(duì)比，證明該算法應(yīng)用在雙領(lǐng)航