水下航行器协同导航技术

图书标准信息

• 作者 刘明雍 著
• 出版社 国防工业出版社
• 出版时间 2014-04
• 版次 1
• ISBN 9787118092356
• 定价 86.00元
• 装帧 精装
• 开本 32开
• 纸张 胶版纸
• 页数 243页
• 字数 228千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

　　作为发展自主水下航行器的关键技术之一，水下导航技术也随着科技的进步取得了长足的发展。自主水下航行器的协同导航是最近十年发展起来的新兴技术，在降低AuV系统配置、增强AUV间信息共享性、提高导航精度等方面具有独特的优势，但是目前相应的著作和文献还比较少见，未成体系。刘明雍著的《水下航行器协同导航技术》结合作者近年来的科研成果，力求对自主水下航行器协同导航技术进行全面、系统的介绍。
　　《水下航行器协同导航技术》共分8章。第1章绪论，介绍了自主水下航行器的发展历史、几种传统的水下导航与定位技术、水下协同导航技术的发展概况及几种多Auv协作系统的应用实例。第2章介绍了协同导航所用到的数学基础知识，并给出了其数学模型。第3章研究了以移动长基线协同导航为代表的多领航者协同导航算法。第4、5章分别介绍了单领航者距离和方位测量以及单领航者测距的协同导航方法，并详细探讨了导航算法的设计和导航系统的可观测性、稳定性、定位精度等问题。第6章介绍了洋流干扰下的单领航者测距协同导航方法，并重点讨论了洋流估计方法以及洋流对协同定位精度的影响。第7章介绍了在通信数据丢包时的导航与定位方法，给出了量测数据服从Markov随机丢失下的改进扩展Kalman滤波协同导航算法。第8章从通信时延的角度出发，建立了协同导航系统的时延模型，研究了探测定常时延的辨识方法．并讨论了通信时延下协同导航中的滤波问题。

【目录】

第1章绪论
1.1自主水下航行器的发展概况
1.1.1AuV发展历史
1.1.2国外发展概况
1.1.3国内发展概况
1.2导航与定位技术概述
1.3水下导航与定位技术简介
1.3.1航位推算与惯性导航方法
1.3.2水声导航方法
1.3.3地球物理导航方法
1.3.4仿生学导航方法
1.3.5组合导航方法
1.4水下航行器协同导航技术简介
1.5水下航行器协同导航技术研究现状
1.5.1并行式协同导航
1.5.2主从式协同导航
1.5.3其他协同导航方法
1.6水下航行器协作系统典型应用实例
1.6.1欧盟“GREX”项目
1.6.2美国自主海洋采样网络
1.6.3美国新泽西大陆架观测系统
1.6.4伊拉克战争AuV联合扫雷
参考文献

第2章水下航行器协同导航数学基础与模型
2.1水下协同导航数学基础
2.1.1线性系统理论基础
2.1.2Kalman滤波理论
2.1.3高等概率论基础
2.2导航系统常用坐标系及其相互关系
2.2.1导航系统的常用坐标系定义
2.2.2Auv运动参数定义
2.2.3坐标系之间的转换
2.3协同导航系统的感知传感器
2.3.1内部传感器
2.3.2外部传感器
2.4多Auv运动学模型
2.4.1单Auv三维空间运动学模型
2.4.2单AuV二维平面运动学模型
2.4.3多AuV运动学模型
2.5多Auv水声网络模型
2.5.1相对距离探测
2.5.2相对方位量测
2.6本章小结
参考文献

第3章多移动领航者的协同导航
3.1长基线水声定位系统
3.1.1长基线水声定位原理
3.1.2长基线水声定位基本算法
3.2多移动领航者协同导航
3.2.1多移动领航者导航原理
3.2.2基于多边定位的多移动领航者协同导航
3.3多移动领航者协同定位误差分析
3.31定位误差的几种表示形式
3.3.2Cramel-Rao边界定理
3.3.3定位误差的方差下界
3.4多移动领航者协同导航仿真验证与分析
3.5非线性滤波在多领航者协同导航中的应用
3.5.1基于EKF的多移动领航者协同导航
3.5.2基于UKF的多移动领航者协同导航
3.5.3基于粒子滤波的多领航者协同导航
3.6本章小结
参考文献

第4章单领航者距离和方位测量的协同导航
4.1单领航者AuV协同定位的基本原理
4.2基于相对距离和方位测量的协同导航滤波算法
4.2.1单领航者AuV协同导航的运动学建模
4.2.2基于扩展Kalman滤波的协同导航算法
4.3协同导航算法性能分析
4.3.1状态估计的误差传播
4.3.2相对距离和方位量测的误差传播
4.33协同定位误差的方差上界估计
4.4数值仿真分析
44.1与航位推算方法的对比仿真分析
4.4.2航位推算误差和量测误差对协同定位精度的影响
4.4.3初始滤波方差对协同导航算法收敛性的影响
4.5本章小结
参考文献

第5章单领航者距离测量的协同导航
5.1基于移动矢径的协同定位原理
5.1.1移动矢径的概念
5.1.2基于移动矢径协同定位的基本原理
5.2基于扩展Kalman滤波的协同导航算法
5.3协同导航系统的可观测性分析
5.3.1系统的局部和一致可观测性
5.3.2欠驱动特性对系统可观测性的影响
5.4协同导航系统的稳定性分析
5.5协同定位精度分析
5.5.1航住推算误差对协同定位精度的影响分析
5.5.2可观测性对协同定位精度的影响分析
5.5.3欠驱动特性对协同定位精度的影响分析
5.5.4滤波初值时协同定位精度的影响分析
5.6本章小结
参考文献

第6章洋流影响下单领航者距离测量的协同导航
6.1洋流影响下协同导航系统的可观测性分析
6.2洋流影响下基于移动矢径的协同导航滤波算法
6.2.1基于加权扩展Kalman滤波的协同导航算法
6.2.2数值仿真分析
6.3洋流影响下协同导航系统的稳定性分析
6.4洋流对Auv协同定位精度的影响分析
6.4.1洋流作用下航住推算误差对协同定位精度的影响分析
6.4.2洋流幅度变化对协同定位精度的影响分析
6.4.3洋流作用下采样周期变化对协同定位精度的影响分析
6.5本章小结
参考文献

第7章通信受限下的协同导航——通信丢包
7.1水声通信概述
7.2Gilbert一Elliott信道模型
7.3通信受限下基于移动矢径的协同导航滤波算法
7.3.1改进的扩展Kalman滤波协同导航算法
7.3.2数值仿真分析
7.4协同导航系统的稳定性分析
741协同导航系统的峰值方差稳定性
7.4.2几种不同稳定性定义之间的关系
7.5信道参数对协同定位精度的影响分析
7.6本章小结
参考文献

第8章通信受限下的协同导航——通信时延
8.1多Auv协同导航时延模型
8.1.1水声探测时延模型
8.1.2水声通信时廷模型
8.2探测定常时延的在线辨识
82.1定常时延辩识算法设计
8.2.2定常时延辨识算法分析
8.2.3仿真实验及结果分析
8.3通信时延下的协同导航滤波算法设计
8.3.1状态转换延迟滤波算法
8.3.2解相关的一致延迟滤波算法
8.4本章小结
参考文献