海洋机器人科学与技术丛书 水下机器人先进导航技术PDF电子书下载

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1绪论 1

1.1水下机器人导航的定义与发展 1

1.2水下机器人导航技术研究现状 2

1.2.1自主导航定位技术研究现状 2

1.2.2信标导航定位技术研究现状 3

1.2.3测距信标技术研究现状 6

参考文献 8

2常见参数标定问题和解决方案 12

2.1垂线相交标定法 12

2.1.1基本原理 12

2.1.2改进垂线相交标定法 13

2.1.3计算机仿真实验 19

2.2导航传感器标定方法 21

2.2.1标定原理 21

2.2.2鲁棒M估计标定方法 24

2.2.3直接水下标定方法 27

2.3信标信号检测时延测定方法 30

2.3.1接收电路概述 30

2.3.2基于预白化的放大电路 31

2.3.3信号时延估计 33

2.3.4实验结果与分析 35

2.4本章小结 38

参考文献 39

3常见声学跟踪问题和解决方案 41

3.1超短基线跟踪水下机器人 41

3.1.1问题提出 41

3.1.2声学理论及其应用方法 42

3.1.3湖试和海试 44

3.2长基线系统应用方法 48

3.2.1信标应用方法研究 48

3.2.2拖阵入水深度确定 49

3.2.3信标缆线长度计算 52

3.2.4信标阵作用面积计算 55

3.3水面机器人自主跟踪水下机器人 56

3.3.1问题描述 57

3.3.2基于追逐行为策略的跟踪控制 57

3.3.3水面机器人对水下机器人的自主跟踪算法 60

3.3.4湖试 61

3.4本章小结 63

参考文献 63

4单信标导航方法 65

4.1运动学模型 66

4.2能观性分析 68

4.3单信标导航 72

4.4单信标水下校准 76

4.5计算机仿真实验 79

4.5.1无水流情况 79

4.5.2未知水流速度情况 81

4.5.3已知水流速度情况 83

4.6本章小结 86

参考文献 87

5主从式UUV群体导航方法 89

5.1主从式UUV群体导航系统 89

5.2系统方程 90

5.3能观性分析 92

5.4随从UUV参数估计 94

5.5计算机仿真实验 99

5.5.1跃变水流速度实验 100

5.5.2测距断点实验 101

5.6本章小结 103

参考文献 104

6长基线导航算法 105

6.1长基线系统结构 105

6.2本征声线法定位 106

6.2.1水平距离计算 106

6.2.2位置解算 107

6.2.3计算机仿真与分析 108

6.3卡尔曼滤波器导航算法 111

6.3.1深海AUV运动学分析 112

6.3.2卡尔曼滤波器设计 113

6.3.3距离测量值的预处理 115

6.3.4计算机仿真与分析 115

6.4 M估计导航算法 121

6.4.1算法模型 121

6.4.2计算机仿真与分析 123

6.4.3湖试 126

6.5本章小结 127

参考文献 127

7多信标导航算法 128

7.1多模型自适应滤波 128

7.1.1组合导航系统 129

7.1.2多模型EKF组合导航算法 132

7.1.3海试 135

7.2水下机器人CEP的有效预报 139

7.2.1航路和误差 139

7.2.2 CEP计算 142

7.2.3实验结果 144

7.3本章小结 144

参考文献 145

附录 146

附录1垂线相交标定法仿真实验MATLAB源代码 146

附录2 M估计标定法仿真实验MATLAB源代码 150

附录3单条航迹线水下标定方法仿真实验MATLAB源代码 155

附录4确定超短基线系统跟踪距离计算机仿真MATLAB源代码 157

附录5询问器声线轨迹软件包MATLAB源代码 159

附录6信标声线轨迹软件包MATLAB源代码 162

附录7信标阵作用面积计算方法 164

附录8水面机器人自主跟踪水下机器人计算机仿真MATLAB源代码 166

附录9 AUV单信标位置修正估计计算机仿真MATLAB源代码 176

附录10有水流情况下水下机器人单信标EKF位置估计计算机仿真MATLAB源代码 179

附录11信标机动情况下水下机器人的位置估计计算机仿真MATLAB源代码 184

附录12低成本主从式UUV群体导航计算机仿真MATLAB源代码 187

附录13本征声线法定位计算机仿真MATLAB源代码 193

附录14水下机器人卡尔曼滤波器导航计算机仿真MATLAB源代码 197

附录15 M估计导航计算机仿真MATLAB源代码 202

附录16水下机器人CEP预报计算机仿真MATLAB源代码 206

索引 209

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