| 题名 | 基于超短基线定位的 AUV 对接导航方法研究 |
| 作者 | 裘天佑1,2 |
| 答辩日期 | 2019-05-17 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 李一平 |
| 关键词 | 自主水下机器人 AUV对接 USBL定位 扩展卡尔曼滤波 路径规划 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 其他题名 | Research on AUV docking navigation method based on ultra-short baseline positioning |
| 学位专业 | 控制理论与控制工程 |
| 英文摘要 | 由于自主水下对接技术能极大地扩展自主水下机器人（AUV）的能力，目前AUV对接已成为水下机器人的研究热点。AUV对接任务与其它AUV任务相比的主要难点在于需要精准的空间位置控制和姿态控制，对AUV定位和导航的精确性和可靠性有更高的要求。为满足对接任务对导航精度和可靠性的要求，同时考虑AUV的特性，本文提出了一种基于超短基线（USBL）定位的AUV对接导航方法。导航方法是引导载体沿一定航线从一点运动到另一点的方法，本文所说的导航方法由两个方面组成，一是定位方法，二是路径规划方法。因此论文的主要研究内容包含以下几个部分：1）根据USBL定位的特性和AUV对接任务的具体要求，提出一种合理可靠的对接导航方法，并完成对接过程的数学建模。2）提出一种新型的基于USBL的定位算法。定位算法利用AUV水动力模型，采用扩展卡尔曼滤波算法融合传感器数据和模型估算数据。该算法的特点在于可以解决USBL数据滞后的问题，同时能够动态估算海流以消除海流造成的定位误差。3）为引导AUV对接设计一种新型的路径规划方法。该方法基于人工势场法，其特点在于引入了可移动虚拟障碍点的概念。提出的路径规划算法实现简单但有效，适用于对接站转动和海流变化的情况。论文的研究对象是沈阳自动化研究所研制的50公斤级便携式AUV（“探索100”AUV），本文利用该AUV进行了湖试，并建立了仿真模型。搭建的仿真平台基于实验数据，仿真实验接近真实情形。通过大量的仿真实验，验证了定位算法的定位性能。此外对路径规划方法也进行了仿真实验。仿真结果证明本文提出的导航方法可满足AUV水下对接要求。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 63页 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/25182]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_水下机器人研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 裘天佑. 基于超短基线定位的 AUV 对接导航方法研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2019. |
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