基于多USV/AUV的水下定位系统队形结构研究

针对现有自主水下航行器（autonomous underwater vehicle, AUV）水下高精度定位技术的不足,基于水面全球定位系统智能浮标技术和移动长基线技术,提出一种基于多无人水面船（unmanned surface vehicle, USV）的水下定位方法。重点利用克拉美〖CD*2〗罗下界和费希尔信息矩阵理论建立了定位系统的定位性能评价函数,通过评价函数极大化方法,分析了三维空间定位系统中USV/USV以及USV/AUV之间的相对队形结构对定位性能的影响。此外,分析了最优队形结构条件下,定位性能相对于较小的距离值偏差以及角度值偏差的敏感性变化问题。最后,仿真实验结果证明了结论的有效性。     

单信标测距AUV水下定位系统观测性分析

针对基于单信标测距的自主水下航行器(AUV)定位系统观测性问题,建立AUV三维空间运动学模型,选取实物平台常用的深度、偏航角和俯仰角作为基本观测量辅助距离信息进行水下定位,利用基于Lie导数的非线性系统观测性秩判据分析不同辅助测量值下系统的可观性以及控制输入和运动路径对可观性的影响。研究结果表明:满足定位系统可观测的最简量测组合为距离值和偏航角,含有偏航角的辅助量测组合均使得定位系统可观测,系统控制输入和运动路径的变化会导致可观性发生变化。