水下多AUV协同定位方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）水下多AUV协同定位方法研究硕士研究生：刘先宇指导教师：兰海教授企业导师：雷鸣高级工程师工程领域：控制工程论文主审人：于立君副教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）水下多AUV协同定位方法研究硕士研究生：刘先宇指导教师：兰海教授学位级别：工程硕士工程领域：控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforthePro

2、fessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）ResearchonCooperativePositioningNavigationMethodforAutonomousUnderwaterVehicleCandidate:LiuXianyuSupervisor:Prof.LanHaiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ControlEngineeringDateofSubmission:May,2018DateofOralExam

3、ination:Jun,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、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

4、，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：年月日年月日摘要近年来，随着

5、自主水下潜器在海洋应用中的迅速发展，多潜器智能体系统的协作定位导航成为一个研究热点。当需要进行长时间、大航程进行勘察或者远程作业时，由于机动性的要求和海洋环境的时变特性导致传统定位方法无法应用，新兴的协同定位技术正是为解决各个水下潜器之间的定位而涌现出来的。协同定位通过各个AUV之间的观测信息，通过团队的协同定位，逐渐成为水下AUV集群的主要研究方向。本文对现有的协同定位算法和实验案例进行分析和研究，现有方法存在无法同时对多个AUV定位、随AUV数目增加算法复杂度大等问题，提出一种基于间接平差和赫尔墨特方差估计的协同定位算法，使用任意两AUV之间的距离和A

6、UV自身的速度信息作为观测量，并把AUV自身具有位置误差作为观测量加入到平差方程，使得在一个协同定位周期内，AUV团队内的所有AUV可以自身位置的修正值，并使其定位准确性达到团队内位置误差最小的AUV的标准。对静态协同定位进行仿真，发现AUV数目增加其定位误差减小，当AUV成对出现其位置误差小于AUV非成对出现的情况。并分别对随机测距误差影响、固定测距误差影响、航位推算误差、AUV航位推算精度仿真分析。发现固定测距误差对定位误差有明显影响，两者呈线性正相关。随机测距误差对定位准确性影响较小。航位推算误差导致的定位误差远小于固定测距误差导致的定位误差。因此得

7、出结论，测距误差才是影响定位误差的主要因素。并且定位精度的分布区域是以主AUV为圆心向外扩散的圆环状，距离主AUV越远则定位精度越差。对动态协同定位，仿真分析了单主AUV领航条件下，四只辅助AUV和八只AUV的直线航迹、V字形航迹和梳型航迹的定位误差情况。证明了同时可对多个AUV进行协同定位，并且随着AUV数目的增大，算法效果没有下降，可知梳型航迹和V字型航迹可通过航迹来修正主AUV自身的位置误差，使得整个AUV团队定位误差减小。本文方法的提出，能够为协同定位导航领域提供理论支撑，给未来的工程应用提供帮助，具有广阔的应用场景。关键词：AUV；协同定位；间接

8、平差法；赫尔墨特方差估计法AbstractInrecentyear