自主式水下机器人的导航系统设计及算法研究

白丽

中国海洋大学

摘要：

由于传统的惯性导航系统很难满足自主式水下机器人(AUV)的精确导航、定位的要求，仅靠提高惯性传感器的性能来提高的导航、定位精度是非常有限的。本文以实际科研项目为背景，对以捷联式惯性导航系统(SINS)为核心，GPS导航系统和COMPASS为辅助导航设备的自主式水下航行器技术进行了研究，并实现了导航系统的仿真设计。主要工作有：
首先分析了惯性导航系统和水下机器人的研究现状以及发展趋势。
其次介绍了惯性导航系统的导航原理和基础理论，建立了AUV坐标系体系，对AUV捷联惯导系统进行了详细的力学编排。然后对捷联惯性导航系统的误差进行了详细的分析，建立了导航参数误差方程，并对捷联惯性导航系统的初始对准技术进行了讨论。
最后对SINS/GPS/COMPASS组合导航进行了探讨，结合卡尔曼滤波技术，建立了组合导航系统的状态方程和观测方程。在Matlab环境下分别对捷联惯性导航系统设计和组合导航系统设计进行了仿真，仿真结果表明，SINS/GPS/COMPASS组合导航对SINS误差随时间不断加大的现象起到了较好的抑制作用，适合AUV长时间航行后浮出水面进行导航修正的情况。

关键词：捷联惯导;初始对准;卡尔曼滤波;组合导航;自主式水下机器人

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：信号与信息处理

导师姓名：何波

学位年度：2009

语种：中文

分类号：TP242.3

页数：62

在线出版日期：2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）