運(yùn)動(dòng)母船回收AUV過程中數(shù)據(jù)融合方法研究.pdf

1、自主式潛航器(AUVs,Autonomous Underwater Vehicles)技術(shù)自產(chǎn)生以來,在軍事國防以及海洋資源開發(fā)發(fā)揮重要作用。而AUV水下活動(dòng)時(shí)間主要受攜帶能源的限制,當(dāng)完成某一任務(wù)后,就要回收進(jìn)行能源補(bǔ)給,在諸多回收方法中,運(yùn)動(dòng)母船水下回收AUV技術(shù)能夠有效的提高AUV水下作業(yè)時(shí)間、工作效率和降低回收風(fēng)險(xiǎn),而這項(xiàng)技術(shù)的研究重點(diǎn)之一是回收過程中多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù),也是本文的主要研究內(nèi)容。
　　 運(yùn)動(dòng)母船水下回收

2、AUV不僅需要知道運(yùn)動(dòng)母船與AUV的準(zhǔn)確相對位置還要知道AUV的本身準(zhǔn)確絕對位置,通過多傳感器融合技術(shù)可以解決上述難題。在本文中設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)母船回收AUV過程中自動(dòng)尋的階段和精確對接階段的數(shù)據(jù)融合定位系統(tǒng),自動(dòng)尋的階段的數(shù)據(jù)融合定位系統(tǒng)主要得到AUV本身準(zhǔn)確的絕對位置,精確對接階段的數(shù)據(jù)融合定位系統(tǒng)主要得到運(yùn)動(dòng)母船與AUV準(zhǔn)確的相對位置。
　　 在多傳感器數(shù)據(jù)融合前由于干擾噪聲致使傳感器的有些數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,要對異常數(shù)據(jù)做預(yù)處理,本文

3、提出的自適應(yīng)濾波方法優(yōu)于傳統(tǒng)的濾波方法,滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,并進(jìn)行水池試驗(yàn)驗(yàn)證,取得良好的濾波效果,并且在濾波之后數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空配準(zhǔn),統(tǒng)一到同一時(shí)基和坐標(biāo)下便于數(shù)據(jù)融合。
　　 針對運(yùn)動(dòng)母船回收AUV過程,研究了適用運(yùn)動(dòng)母船回收AUV的數(shù)據(jù)融合算法,并重點(diǎn)對加權(quán)平均、擴(kuò)展卡爾曼濾波以及非線性無味卡爾曼濾波的原理和算法進(jìn)行研究;同時(shí),針對回收過程中自動(dòng)尋的階段,建立了AUV導(dǎo)航定位非線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程及觀測方程。
　　 根

4、據(jù)運(yùn)動(dòng)母船回收AUV系統(tǒng)的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研究,設(shè)計(jì)出了水下回收自動(dòng)尋的階段擴(kuò)展卡爾曼濾波、無味卡爾曼濾波融合方法和精確對接回收階段的加權(quán)平均數(shù)據(jù)融合算法,并對本文提出的融合算法進(jìn)行了湖試試驗(yàn)和水池試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明:自動(dòng)尋的階段無味卡爾曼濾波融合方法定位精度高于擴(kuò)展卡爾曼濾波融合方法,適用于回收過程中自動(dòng)尋的階段AUV絕對位置定位,在回收過程中精確對接階段AUV與運(yùn)動(dòng)母船相對位置定位通過短基線定位和視覺定位加權(quán)平均融合方法好于單一