水下滑翔機(jī)定位導(dǎo)航系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到利用智能機(jī)器來(lái)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(jī)作為一種較廉價(jià)的水下探測(cè)傳感器搭載平臺(tái)，具有航程大(可以達(dá)到上千公里)、下潛深(幾千米)、航行時(shí)間長(zhǎng)(一年)等特點(diǎn)，對(duì)于深海探測(cè)有著一定的優(yōu)勢(shì)。 本文中研究的水下滑翔機(jī)是通過(guò)調(diào)節(jié)自身浮力大小和重心位置來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(kāi)發(fā)探測(cè)提供技術(shù)支持。通過(guò)加強(qiáng)

2、導(dǎo)航定位系統(tǒng)功能，能夠滿足科研對(duì)水下滑翔機(jī)這一探測(cè)搭載平臺(tái)的要求，通過(guò)搭載的傳感器對(duì)預(yù)定海域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由定位系統(tǒng)對(duì)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(jī)的運(yùn)動(dòng)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(jī)僅依靠自身浮力調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌跡為鋸齒形。文中通過(guò)簡(jiǎn)化水下滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)環(huán)境，研究了利用低成本的組合導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)水下滑翔機(jī)對(duì)定位導(dǎo)航的要求。 在本課題中，通過(guò)對(duì)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(jì)了一種適合水下滑翔機(jī)的組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在水面上時(shí)，利用GPS提供整體系統(tǒng)需要的位置坐標(biāo)信息，同時(shí)完成對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的校正和初始化；在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，結(jié)合信息融合理論，采用了卡爾曼濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)水下滑翔機(jī)在水下的航位推算，提出了應(yīng)用于系統(tǒng)的算法，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于水下滑翔機(jī)的航位推算系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室搭建的試驗(yàn)平臺(tái)上作了相關(guān)驗(yàn)證，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初