基于地形辅助的ARV组合导航技术研究

论文摘要

遥控自治潜水器（Autonomous&Remotely-operated Vehicle,ARV）作为一种重要的水下探测工具,是我国重点发展的水下航行器之一,其导航定位问题是航行器设计与研发过程中的关键问题。为了提升ARV的水下导航定位精度,本文重点研究基于地形辅助的ARV水下组合导航技术,论文的主要工作如下:（1）分析了基于地形辅助的ARV水下组合导航系统的构成,讨论了捷联惯性导航系统的工作原理和误差模型,搭建了水下地形匹配问题的基本框架,并分析了地形辅助系统中重要参数的选取问题。（2）针对海底地形局部建模问题,研究了基于双线性插值的海底地形建模方法,并在此基础上提出了基于鱼群-高斯过程回归的海底地形建模框架,利用高斯过程回归在小样本、非线性模型下预测性能优良的特性,结合鱼群寻优算法求取最优超参数,最终估计求取海底精细地形模型。（3）针对ARV在水下直线航行阶段的导航问题,搭建了基于地形辅助的松组合导航框架,在分析基本地形轮廓匹配算法原理的基础上,提出了基于改进地形轮廓匹配的松组合导航算法,仿真表明,在直线航行阶段,所提出的改进算法在不同初始定位误差以及不同平坦度的海图环境下,都有较为良好的导航性能。（4）为了进一步提升水下地形辅助导航的实时性,设计了基于地形辅助的紧组合导航原理框架。在粒子滤波与高斯和粒子滤波的基础上,提出一种基于改进高斯和粒子滤波的水下地形辅助紧组合导航方法。仿真表明,所提方法在实时性和定位精度上较松组合导航都有显著提升,同时在不同平坦度的海图环境下进行含机动航行,结果显示在等深线稠密区域,导航精度可优于一个海图分辨率,在等深线稀疏区域,导航精度保持在1.5个海图分辨率量级。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 范时秒

导师: 程向红

关键词: 地形辅助导航,海底地形建模,高斯过程回归,组合导航,改进高斯和粒子滤波器

来源: 东南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 东南大学

基金: 国家自然科学基金“基于地形辅助的深海长航时ARV自主导航技术研究”(61773116)

分类号: P715

DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.002839

总页数: 90

文件大小: 15723K

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标签：地形辅助导航论文;  海底地形建模论文;  高斯过程回归论文;  组合导航论文;  改进高斯和粒子滤波器论文;