海洋机器人科学与技术丛书 水下机器人先进导航技术
作者： （中国）冀大雄
出版时间：2019年版
丛编项： 海洋机器人科学与技术丛书
内容简介
《水下机器人先进导航技术》论述水下机器人先进导航技术，主要内容包括水下机器人导航系统关键参数标定、声学跟踪、单信标导航、主从式UUV群体导航、长基线导航、多信标导航技术以及计算机仿真与应用实验结果。同时为方便读者，给出代码实例供读者使用和参考。
目录
目录
丛书前言一
丛书前言二
前言
1 绪论 1
1.1 水下机器人导航的定义与发展 1
1.2 水下机器人导航技术研究现状 2
1.2.1 自主导航定位技术研究现状 2
1.2.2 信标导航定位技术研究现状 3
1.2.3 测距信标技术研究现状 6
参考文献 8
2 常见参数标定问题和解决方案 12
2.1 垂线相交标定法 12
2.1.1 基本原理 12
2.1.2 改进垂线相交标定法 13
2.1.3 计算机仿真实验 19
2.2 导航传感器标定方法 21
2.2.1 标定原理 21
2.2.2 鲁棒M估计标定方法 24
2.2.3 直接水下标定方法 27
2.3 信标信号检测时延测定方法 30
2.3.1 接收电路概述 30
2.3.2 基于预白化的放大电路 31
2.3.3 信号时延估计 33
2.3.4 实验结果与分析 35
2.4 本章小结 38
参考文献 39
3 常见声学跟踪问题和解决方案 41
3.1 超短基线跟踪水下机器人 41
3.1.1 问题提出 41
3.1.2 声学理论及其应用方法 42
3.1.3 湖试和海试 44
3.2 长基线系统应用方法 48
3.2.1 信标应用方法研究 48
3.2.2 拖阵入水深度确定 49
3.2.3 信标缆线长度计算 52
3.2.4 信标阵作用面积计算 55
3.3 水面机器人自主跟踪水下机器人 56
3.3.1 问题描述 57
3.3.2 基于追逐行为策略的跟踪控制 57
3.3.3 水面机器人对水下机器人的自主跟踪算法 60
3.3.4 湖试 61
3.4 本章小结 63
参考文献 63
4 单信标导航方法 65
4.1 运动学模型 66
4.2 能观性分析 68
4.3 单信标导航 72
4.4 单信标水下校准 76
4.5 计算机仿真实验 79
4.5.1 无水流情况 79
4.5.2 未知水流速度情况 81
4.5.3 已知水流速度情况 83
4.6 本章小结 86
参考文献 87
5 主从式UUV群体导航方法 89
5.1 主从式UUV群体导航系统 89
5.2 系统方程 90
5.3 能观性分析 92
5.4 随从UUV参数估计 94
5.5 计算机仿真实验 99
5.5.1 跃变水流速度实验 100
5.5.2 测距断点实验 101
5.6 本章小结 103
参考文献 104
6 长基线导航算法 105
6.1 长基线系统结构 105
6.2 本征声线法定位 106
6.2.1 水平距离计算 106
6.2.2 位置解算 107
6.2.3 计算机仿真与分析 108
6.3 卡尔曼滤波器导航算法 111
6.3.1 深海AUV运动学分析 112
6.3.2 卡尔曼滤波器设计 113
6.3.3 距离测量值的预处理 115
6.3.4 计算机仿真与分析 115
6.4 M估计导航算法 121
6.4.1 算法模型 121
6.4.2 计算机仿真与分析 123
6.4.3 湖试 126
6.5 本章小结 127
参考文献 127
7 多信标导航算法 128
7.1 多模型自适应滤波 128
7.1.1 组合导航系统 129
7.1.2 多模型EKF组合导航算法 132
7.1.3 海试 135
7.2 水下机器人CEP的有效预报 139
7.2.1 航路和误差 139
7.2.2 CEP计算 142
7.2.3 实验结果 144
7.3 本章小结 144
参考文献 145
附录 146
附录1 垂线相交标定法仿真实验MATLAB源代码 146
附录2 M估计标定法仿真实验MATLAB源代码 150
附录3 单条航迹线水下标定方法仿真实验MATLAB源代码 155
附录4 确定超短基线系统跟踪距离计算机仿真MATLAB源代码 157
附录5 询问器声线轨迹软件包MATLAB源代码 159
附录6 信标声线轨迹软件包MATLAB源代码 162
附录7 信标阵作用面积计算方法 164
附录8 水面机器人自主跟踪水下机器人计算机仿真MATLAB源代码 166
附录9 AUV单信标位置修正估计计算机仿真MATLAB源代码 176
附录10 有水流情况下水下机器人单信标EKF位置估计计算机仿真MATLAB源代码 179
附录11 信标机动情况下水下机器人的位置估计计算机仿真MATLAB源代码 184
附录12 低成本主从式UUV群体导航计算机仿真MATLAB源代码 187
附录13 本征声线法定位计算机仿真MATLAB源代码 193
附录14 水下机器人卡尔曼滤波器导航计算机仿真MATLAB源代码 197
附录15 M估计导航计算机仿真MATLAB源代码 202
附录16 水下机器人CEP预报计算机仿真MATLAB源代码 206
索引 209
彩图
