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基于移动长基线的多AUV协同导航 被引量:33
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作者 张立川 徐德民 +1 位作者 刘明雍 严卫生 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期581-585,593,共6页
基于扩展卡尔曼滤波(EKF)理论研究了多AUV协同导航定位的移动长基线算法.移动长基线多AUV协同导航结构中,主AUV内部装备高精度导航设备,从AUV内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量相对位置关系,利用移动长基线算法融合内部和... 基于扩展卡尔曼滤波(EKF)理论研究了多AUV协同导航定位的移动长基线算法.移动长基线多AUV协同导航结构中,主AUV内部装备高精度导航设备,从AUV内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量相对位置关系,利用移动长基线算法融合内部和外部传感器信息,实时获取从AUV的位置信息.建立了协同导航系统数学模型,设计了EKF协同导航算法,在各种测试情况下通过仿真验证了所推导的分析结果,对EKF和几何解方程算法的导航效果进行了比较.研究结果表明,以主AUV作为移动的长基线节点时,通过EKF算法可以显著提高群体的导航定位精度. 展开更多
关键词 导航系统 多自主水下航行器 水下导航 协同导航定位
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多UUV协同导航与定位研究(英文) 被引量:16
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作者 张立川 刘明雍 +1 位作者 徐德民 严卫生 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第19期5342-5344,5349,共4页
多水下无人航行器(UUV)协同导航定位技术是解决海洋中间层(Middle Depth Zone)水下导航问题的重要途径,研究了主从式多UUV基于水声传播延迟(Time-Of-Flight,TOF)的协同导航定位问题。主从式导航结构中,主UUV内部装备高精度导航设备,从UU... 多水下无人航行器(UUV)协同导航定位技术是解决海洋中间层(Middle Depth Zone)水下导航问题的重要途径,研究了主从式多UUV基于水声传播延迟(Time-Of-Flight,TOF)的协同导航定位问题。主从式导航结构中,主UUV内部装备高精度导航设备,从UUV内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量相对位置关系,利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合内部和外部传感器信息,对从UUV进行实时定位。研究结果表明,利用UUV的相对位置观测,可以显著提高导航定位精度。 展开更多
关键词 时间延迟 多UUV 协同导航与定位 扩展卡尔曼滤波
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自主水下航行器协同控制研究现状与发展趋势 被引量:3
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作者 闫敬 陈天明 +2 位作者 关新平 杨晛 罗小元 《水下无人系统学报》 2023年第1期108-120,共13页
自主水下航行器(AUV)的协同控制作为海洋开发和多机器人系统之间的交叉领域,近几十年来越来越受到研究人员和工程师的关注。目前,AUV协同控制理论体系尚处于构建之中,相关研究正面临诸多亟待解决的难题。文中对多AUV协同控制问题中的编... 自主水下航行器(AUV)的协同控制作为海洋开发和多机器人系统之间的交叉领域,近几十年来越来越受到研究人员和工程师的关注。目前,AUV协同控制理论体系尚处于构建之中,相关研究正面临诸多亟待解决的难题。文中对多AUV协同控制问题中的编队控制、协同导航和定位、协同路径规划、任务分配以及目标围捕等研究进行了全面调研,同时分析了编队控制的网络架构、协同策略以及其面临的约束等问题。最后讨论了未来可能研究的相关方向,为在复杂的海洋应用场景中合理利用AUV来完成各种水下任务提供相关参考。 展开更多
关键词 自主水下航行器 协同控制 编队控制 协同导航和定位 协同路径规划 任务分配
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共同观测环境多UUV协同导航 被引量:6
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作者 卢健 徐德民 张福斌 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期378-385,共8页
协同导航方法是一种利用无人水下航行器(UUV)之间相对位置信息,提高配备低精度自定位传感器个体定位精度的方法。然而个体间相对位置的改变,即协同结构的不同,会导致不同的定位精度。当多个UUV由于相距较近,被在较远处的配备高精度定位... 协同导航方法是一种利用无人水下航行器(UUV)之间相对位置信息,提高配备低精度自定位传感器个体定位精度的方法。然而个体间相对位置的改变,即协同结构的不同,会导致不同的定位精度。当多个UUV由于相距较近,被在较远处的配备高精度定位传感器的另一UUV上的同一声纳同步观测时,即它们处于"共同观测环境"中,各个UUV所受到的噪声干扰具有相同或相近的性质。因此,可以利用误差间这种相关性对量测信息进行粗估计,再利用合适的滤波器融合粗估计量测与航位推算估计以提高配备低自定位精度传感器UUV位置估计的精度。最后的仿真结果显示了这种处理方法的有效性和一致性。 展开更多
关键词 计算机仿真 误差 扩展卡尔曼滤波 数学模型 测量 蒙特卡洛方法 导航 传感器 声纳 共同观测环境 协同导航 航位递推 定位 无人水下航行器
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AUV协同定位性能与编队构型分析
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作者 李倩 黄鸿殿 +1 位作者 徐贵鹏 奔粤阳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期203-213,共11页
针对三领航艇自主水下航行器(AUV)协同导航系统,在不简化距离量测方程的前提下推导系统定位性能评价函数,在此基础上分析系统定位性能与编队构型、集群航速以及艇间距离之间的耦合关系。同时,通过理论分析证明在一定条件下该系统定位性... 针对三领航艇自主水下航行器(AUV)协同导航系统,在不简化距离量测方程的前提下推导系统定位性能评价函数,在此基础上分析系统定位性能与编队构型、集群航速以及艇间距离之间的耦合关系。同时,通过理论分析证明在一定条件下该系统定位性能评价函数可以退化为最简形式,且该最简定位性能评价函数与误差椭圆法、Fisher信息矩阵法相关结果在表达形式上具有一致性。进一步,通过推导AUV位置估计的克拉美-罗下界(CRLB)完善系统定位性能评价函数并定量分析艇间测距噪声对系统定位性能的影响。最后,基于系统定位性能评价函数分析构建三领航艇协同导航系统最优、次优与最差编队构型,并通过仿真实验证明分析结论与编队构型的有效性。仿真实验结果表明,当AUV集群以最优、次优编队构型航行时,降低集群速度可以在一定程度上提高系统定位性能,在本文设置实验条件下系统定位精度可以提高9.11%,但改变艇间距离对定位性能几乎没有影响;当AUV集群以最差编队构型航行时,降低集群速度与缩短艇间距离均可提高系统定位性能,若两者同时满足将大幅提高系统定位性能,在本文设置实验条件下系统定位精度分别提高63.17%、63.99%与81.50%。 展开更多
关键词 自主水下航行器 协同导航 定位性能 编队构型
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Cooperative navigation and localization for multiple UUVs 被引量:3
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作者 张立川 徐德民 +1 位作者 刘明雍 严卫生 《Journal of Marine Science and Application》 2009年第3期216-221,共6页
The authors proposed a moving long baseline algorithm based on the extended Kalman filter (EKF) for cooperative navigation and localization of multi-unmanned underwater vehicles (UUVs). Research on cooperative nav... The authors proposed a moving long baseline algorithm based on the extended Kalman filter (EKF) for cooperative navigation and localization of multi-unmanned underwater vehicles (UUVs). Research on cooperative navigation and localization for multi-UUVs is important to solve navigation problems that restrict long and deep excursions. The authors investigated improvements in navigation accuracy. In the moving long base line (MLBL) structure, the master UUV is equipped with a high precision navigation system as a node of the moving long baseline, and the slave UUV is equipped with a low precision navigation system. They are both equipped with acoustic devices to measure relative location. Using traditional triangulation methods to calculate the position of the slave UUV may cause a faulty solution. An EKF was designed to solve this, combining the proprioceptive and exteroceptive sensors. Research results proved that the navigational accuracy is improved significantly with the MLBL method based on EKF. 展开更多
关键词 navigation system moving long baseline multi-UUVs cooperative navigation and localization extended Kalman filter (EKF)
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基于水声传播延迟的主从式多无人水下航行器协同导航定位研究 被引量:28
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作者 张立川 刘明雍 +1 位作者 徐德民 严卫生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1674-1678,共5页
多水下无人航行器(UUV)协同导航定位技术是解决海洋中间层水下导航问题的重要途径,研究了主从式多UUV基于水声传播延迟的协同导航定位问题。主从式导航结构中,主UUV内部装备高精度导航设备,从UUV内部装备低精度导航设备,外部均装备水声... 多水下无人航行器(UUV)协同导航定位技术是解决海洋中间层水下导航问题的重要途径,研究了主从式多UUV基于水声传播延迟的协同导航定位问题。主从式导航结构中,主UUV内部装备高精度导航设备,从UUV内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量相对位置关系,利用扩展卡尔曼滤波算法融合内部和外部传感器信息,对从UUV进行实时定位。研究结果表明,利用UUV的相对位置观测,可以显著提高导航定位精度。 展开更多
关键词 声学 水声传播延迟 多UUV 协同导航定位 扩展卡尔曼滤波
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