基于声学通信的多AUV编队导航与协调控制

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1、带格式的:段落间距段后:6磅,边框:底端:(无框线)分类号：密级：AUDC：编号：A工学硕士学位论文基于声学通信的多AUV编队导航与协调控制硕士研究生：王超指导教师：徐博副教授工程领域：控制科学与工程论文主审人：陈广副研究员哈尔滨工程大学2018年3月带格式的:段落间距段后:6磅,边框:底端:(无框线)带格式的:段落间距段后:6磅,边框:底端:(无框线)分类号：密级：AUDC：编号：A工学硕士学位论文基于声学通信的多AUV编队导航与协调控制硕士研究生：王超指导教师：徐博副教授学位级别：工学硕士学科、

2、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学带格式的:段落间距段后:6磅,边框:底端:(无框线)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofMasterFormationNavigationandCoordinatedControlofMulti-AUVsBasedonAcousticCommunicationCandidate:WangChaoSupervisor:

3、A.Prof.XuBoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlscienceandEngineeringDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、

4、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容

5、编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于声学通信的多AUV编队导航与协调控制带格式的:段落间距段后:24磅,边框:底端:(无框线)摘要在当今科技飞速发展的形势下，各

6、国都将目光投向了海洋，不论是军事领域还是资源勘探领域，水下无人航行器(AutonomousUnmannedVehicle,AUV)以其小体积、低成本以及自主航行的特点成为了领域内的研究热点，它能够在危险或者未知的水域执行任务。但随着水下任务的日益复杂，仅依靠单一AUV是很难满足务要求的，经过深入探索，研究人员考虑利用多台AUV来共同完成任务。无论执行哪种任务，定位能力都是最开始也是最重要的一步，本文也将针对多AUV协同定位系统中涉及的相关问题进行研究。论文的主要工作有：1、本文以AUV的水下实际应用

7、为基础，首先对AUV的发展历史、研究进展与成果进行介绍，之后对定位系统中的通信延迟和量测数据丢失问题进行研究。随后针对多AUV协同定位系统中装备的传感器进行了特性介绍，并结合所配备的传感器，阐述了AUV协同定位原理。根据AUV航位推算的模型，建立了相应的系统模型，同时给出了基于扩展卡尔曼滤波的协同定位方法，又对处于单领航者模式和多领航者模式的定位系统进行了方法仿真验证。2、在受通信时滞问题影响的前提下，研究了基于延时和数据丢失的协同导航定位方法，首先计算时间延迟条件下的一步预测状态误差，完成基于状态

8、补偿的DEKF算法设计，通过仿真方法证明了该方法能有效地对由于时间延迟而产生的定位误差进行补偿。3、采用滚动时域估计方法解决多AUV协同定位系统中由于数据丢失而造成的量测不确定问题。首先建立水声通信延迟和数据丢失过程的数学模型，进行了从AUV仅仅利用有限数量的水声通信等效量测实现系统最优估计的可行性分析，在此基础上提出了基于DEKF的延迟滚动时域估计方法(DelayedMovingHorizonEstimation,DMHE)，并利用该方法实现了由于水声通信约束而造成