近岸淺海環(huán)境下UUV的動目標(biāo)跟蹤方法研究.pdf

1、目標(biāo)跟蹤作為水下無人航行器（Unmannd Underwater Vehicle, UUV）實現(xiàn)海底管道檢修、港口防御、情報搜集、對接回收、時敏打擊等作業(yè)任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文針對水平面跟蹤運(yùn)動目標(biāo)問題提出了不同于軌跡跟蹤和路徑跟隨問題的新思路，將動態(tài)規(guī)劃結(jié)果作為UUV運(yùn)動控制目標(biāo)，符合實際需求。
　　本研究首先建立跟蹤系統(tǒng)模型。在慣性坐標(biāo)系和載體坐標(biāo)系中，分析UUV的運(yùn)動規(guī)律和動力裝置特性，建立其水平面運(yùn)動學(xué)和

2、動力學(xué)模型，并給出定常海流條件下的模型形式；建立運(yùn)動目標(biāo)模型，包括勻速（Constant Velocity, CV）、勻加速（Constant Acceleration, CA）和勻速轉(zhuǎn)彎（Constant Turn Rate, CT）三種機(jī)動模型；提出水下常見的兩種傳感器觀測模型；通過仿真設(shè)計驗證模型的正確性。其次，基于模型的目標(biāo)狀態(tài)估計方法和UUV自身數(shù)據(jù)自適應(yīng)濾波方法。在卡爾曼濾波基本原理的基礎(chǔ)上，對目標(biāo)控制參數(shù)未知問題分別采用D

3、KF、UKF和IMM三種方法進(jìn)行設(shè)計，并給出仿真案例和結(jié)果分析；將二階動態(tài)灰色模型應(yīng)用到UUV數(shù)據(jù)濾波中，其貧信息、小樣本預(yù)測特點增加了濾波平滑性和實時性，預(yù)測值和觀測值加權(quán)融合設(shè)計提高了濾波去野值能力。再次，以UUV航行安全性和跟蹤精度為目標(biāo)，制定了基于視線切換的動目標(biāo)跟蹤策略。在航速和航向角速度飽和約束下，根據(jù)UUV和目標(biāo)的相對運(yùn)動模型規(guī)劃實時的導(dǎo)引策略，動靜障礙物環(huán)境中的跟蹤仿真結(jié)果驗證了策略的有效性。最后，基于非奇異終端滑模原理