水下滑翔機定位導(dǎo)航系統(tǒng)及實驗研究.pdf

1、越來越多的人認(rèn)識到利用智能機器來探索人類未知領(lǐng)域尤其是深海大洋的重要性，尋找人類需要的能源、礦產(chǎn)以及生物資源等。水下滑翔機作為一種較廉價的水下探測傳感器搭載平臺，具有航程大(可以達(dá)到上千公里)、下潛深(幾千米)、航行時間長(一年)等特點，對于深海探測有著一定的優(yōu)勢。 本文中研究的水下滑翔機是通過調(diào)節(jié)自身浮力大小和重心位置來實現(xiàn)運動的，本文研究的目標(biāo)是搭建較高精度的低成本水下導(dǎo)航定位系統(tǒng)，為深海大洋的開發(fā)探測提供技術(shù)支持。通過加強

2、導(dǎo)航定位系統(tǒng)功能，能夠滿足科研對水下滑翔機這一探測搭載平臺的要求，通過搭載的傳感器對預(yù)定海域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由定位系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)提供較準(zhǔn)確的位置信息。 論文中討論的導(dǎo)航系統(tǒng)是建立在水下滑翔機的運動規(guī)律基礎(chǔ)上的，即在不考慮外力的情況下，當(dāng)水下滑翔機僅依靠自身浮力調(diào)節(jié)運動時，運動軌跡為鋸齒形。文中通過簡化水下滑翔機運動環(huán)境，研究了利用低成本的組合導(dǎo)航系統(tǒng)來實現(xiàn)水下滑翔機對定位導(dǎo)航的要求。 在本課題中，通過對水下導(dǎo)航定位理論的

3、深入研究，采用組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計了一種適合水下滑翔機的組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在水面上時，利用GPS提供整體系統(tǒng)需要的位置坐標(biāo)信息，同時完成對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的校正和初始化；在水下運動時，根據(jù)在文中提出的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，由電子羅盤和深度傳感器提供航行器的運動姿態(tài)信息，結(jié)合信息融合理論，采用了卡爾曼濾波器來實現(xiàn)水下滑翔機在水下的航位推算，提出了應(yīng)用于系統(tǒng)的算法，設(shè)計了應(yīng)用于水下滑翔機的航位推算系統(tǒng)，在實驗室搭建的試驗平臺上作了相關(guān)驗證，并對系統(tǒng)進(jìn)行了初