AUV水下地形匹配導(dǎo)航的路徑規(guī)劃方法.pdf

1、智能水下機(jī)器人AUV在長(zhǎng)時(shí)間、大航程的工作過(guò)程中，導(dǎo)航系統(tǒng)的精準(zhǔn)是保證其安全穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)中，慣性導(dǎo)航和航位推算導(dǎo)航都會(huì)隨著時(shí)間的推移、路程的增加，使得其累積誤差過(guò)大。地形匹配輔助導(dǎo)航方法僅需要利用海底地形信息便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)導(dǎo)航累積誤差的修正工作，使得AUV避免了上浮利用GPS修正導(dǎo)航誤差的工作。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，使得AUV的長(zhǎng)期、隱蔽水下作業(yè)有了保障。本文重點(diǎn)針對(duì)AUV水下大航程轉(zhuǎn)移時(shí)，為提高匹配算法的穩(wěn)定性，對(duì)AUV的行進(jìn)

2、路徑進(jìn)行規(guī)劃。
　　首先，本文系統(tǒng)的介紹水下地形匹配輔助導(dǎo)航的常見(jiàn)匹配算法，有 TERCOM、貝葉斯估計(jì)以及 SITAN方法等，詳細(xì)介紹了這些方法的基本原理、匹配過(guò)程以及各個(gè)算法的優(yōu)缺點(diǎn)等等。其次，分析了地形圖中各種用于描述地形特征的參數(shù)，給出了其相應(yīng)的定義、計(jì)算公式以及取值范圍等。重點(diǎn)講解了地形高程熵的適配性問(wèn)題。通過(guò)MATLAB仿真，驗(yàn)證了熵值較小時(shí)有利于TERCOM算法下的地形匹配。同時(shí)，通過(guò)分析得到了相應(yīng)的臨界地形高程熵值

3、，并給出了尋找該臨界值的方法，并簡(jiǎn)單分析了在地形高程熵值大于臨界值時(shí)的適配性問(wèn)題。再者，為了實(shí)現(xiàn)AUV在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，主動(dòng)的選擇合適的匹配定位的位置區(qū)域，本文提出了一種扇形搜索適配區(qū)域的方法。詳細(xì)地分析了在利用扇形搜索過(guò)程中，扇形開(kāi)角、限制線(xiàn)以及目標(biāo)點(diǎn)輔助區(qū)域等細(xì)節(jié)問(wèn)題。并仿真驗(yàn)證了該方法的可行性，得到了幾條不錯(cuò)的路徑。最后，本文利用分析計(jì)算得到的臨界地形高程熵值和人工勢(shì)場(chǎng)的方法，對(duì)扇形搜索的過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化，得到了更為合適的AUV行進(jìn)路徑