本书重点针对水下无人航行器(UUV)协同定位在构型设计、误差建模、定位模型与方法以及定位结果质量控制等方面存在的关键问题,论述UUVs编队协同定位及其质量控制的理论和方法。论述了UUVs协同定位的基本理论和影响定位精度的关键误差,提出了水下无人航行器海洋时空基准的获取与传递方法,优化了UUVs协同定位的编队构型,构建了基于分散式滤波和图优化的UUVs协同定位数据融合方法,建立了不同阶段的UUVs协同定位质量控制方法,介绍了UUVs协同定位平台及其应用。
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国家自然科学基金面上项目"UUVs编队协同定位及其质量控制理论与方法",编号42074014,负责人
目录
前言
第一章 绪论1
第一节 研究背景及意义1
第二节 国内外研究现状2
第二章 水下无人航行器协同定位的基本理论13
第一节 水下无人航行器的函数模型13
第二节 水下无人航行器的传感器特性18
第三节 水下波束声线跟踪基本原理22
第四节 影响UUV集群协同定位的关键因素26
第三章 水下无人航行器海洋空间基准的快速获取31
第一节 基于PPP-AR的UUV快速精密定位31
第二节 不同PPP模型的统一模糊度固定方法39
第三节 海上环境下INS与PPP-AR紧组合方法45
第四节 北斗B2b海面定位技术56
第四章 水下惯性导航系统动基座初始对准技术73
第一节 顾及矢量相关性的OBA初始对准算法74
第二节 小失准角下的SINS卡尔曼滤波精对准82
第三节 大失准角下的SINS非线性滤波对准87
第五章 水下无人航行器自主定位技术93
第一节 陀螺随机噪声时间序列建模补偿93
第二节 DVL误差参数标定补偿102
第三节 DVL/SINS组合导航系统108
第六章 水下无人航行器协同定位编队构型设计优化方法120
第一节 水下无人航行器协同定位的可观测性分析120
第二节 基于误差椭圆的水下无人航行器最优构型设计123
第三节 顾及海洋噪声和声速剖面误差的编队构型优化131
第七章 水下无人航行器协同定位数据融合方法142
第一节 基于声线跟踪的水声测距误差改正142
第二节 基于扩展卡尔曼滤波的数据融合149
第三节 基于增广信息滤波的分散式数据融合151
第四节 基于抗差因子图的分散式数据融合160
第八章 水下无人航行器协同定位质量控制方法176
第一节 非对称大编队构型下的UUV集群协同定位176
第二节 水下无人航行器集群弹性协同定位方法183
第三节 基于置信椭圆的质量控制方法193
第四节 中国南海实测数据验证197
第九章 水下无人航行器协同定位软件平台设计与开发202
第一节 水下无人航行器自主定位平台202
第二节 水下无人航行器协同定位平台221
参考文献231