近岸淺海環(huán)境下UUV的動目標跟蹤方法研究.pdf

1、目標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)任務的關鍵技術，具有廣泛的應用前景。本文針對水平面跟蹤運動目標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運動控制目標，符合實際需求。
　　本研究首先建立跟蹤系統(tǒng)模型。在慣性坐標系和載體坐標系中，分析UUV的運動規(guī)律和動力裝置特性，建立其水平面運動學和

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

3、KF、UKF和IMM三種方法進行設計，并給出仿真案例和結(jié)果分析；將二階動態(tài)灰色模型應用到UUV數(shù)據(jù)濾波中，其貧信息、小樣本預測特點增加了濾波平滑性和實時性，預測值和觀測值加權融合設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，制定了基于視線切換的動目標跟蹤策略。在航速和航向角速度飽和約束下，根據(jù)UUV和目標的相對運動模型規(guī)劃實時的導引策略，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