基于扩展Kalman滤波的单领航者自主水下航行器协同导航判别式训练方法研究

智能自主式水下航行器技术发展研究
侯海平;付春龙;赵楠;王达;邵浩
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2022(44)1
【摘要】自主式水下航行器(AUV)具有自主性、隐蔽性、环境适应性、可部署性和高效费比等优点,被广泛应用于民用、军用和商用等领域。

智能化是目前AUV技术的研究热点,智能AUV具有更先进的"智能"技术,能够极大地拓展海上无人装备的任务范围,提高作业能力。

结合典型智能AUV设备,对近年来智能AUV的发展现状进行阐述,对智能AUV的关键技术以及未来发展情况进行详细分析,研究成果对开展智能AUV设备技术研究和发展具有一定借鉴意义。

【总页数】5页(P86-90)
【作者】侯海平;付春龙;赵楠;王达;邵浩
【作者单位】中国人民解放军91039部队;中国船舶集团有限公司第七一四研究所【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.基于扩展Kalman滤波的单领航者自主水下航行器协同导航判别式训练方法研究
2.自主式水下航行器载荷分离运动仿真研究
3.多自主式水下航行器协同控制的人工物理法研究
4.编队式自主水下航行器无碰协调控制技术研究
5.X舵自主式水下航行器抗横滚控制研究与操纵性试验
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传统组合导航中的实⽤Kalman滤波技术评述严恭敏,邓瑀(西北⼯业⼤学⾃动化学院,西安710072)摘要:在随机线性系统建模准确的情况下,Kalman滤波是线性最⼩⽅差⽆偏估计。

针对传统惯导/卫导组合导航的实际应⽤,难以精确建模,给出了常⽤的建模⽅法、状态量选取原则、离散化⽅法及滤波快速计算⽅法。

讨论了平⽅根滤波、⾃适应滤波、联邦滤波和⾮线性滤波等技术的适⽤场合,并给出了使⽤建议。

针对前⼈研究可观测度中未考虑随机系统噪声的缺陷,提出了更加合理的以初始状态均⽅误差阵为参考的可观测度定义和分析⽅法。

提出了均⽅误差阵边界限制⽅法,可有效抑制滤波器的过度收敛和滤波发散。

该讨论可为⼯程技术⼈员提供⼀些有实⽤价值的参考。

关键词:捷联惯导系统;组合导航;Kalman滤波;评述0 前⾔估计理论是概率论与数理统计的⼀个分⽀,它是根据受扰动的观测数据来提取系统某些参数或状态的⼀种数学⽅法。

1795年,⾼斯提出了最⼩⼆乘法;1912年,费歇尔(R.A.Fisher)提出了极⼤似然估计法,从概率密度的⾓度考虑估计问题;1940年,维纳提出了在频域中设计统计最优滤波器的⽅法,称为维纳滤波,但它只能处理平稳随机过程问题且滤波器设计复杂,应⽤受到很⼤限制;1960年,卡尔曼基于状态⽅程描述提出了⼀种最优递推滤波⽅法,称为Kalman滤波,它既适⽤于平稳随机过程,也适⽤于⾮平稳过程,⼀经提出便得到了⼴泛应⽤。

在Kalman滤波器出现以后,针对随机动态系统的估计理论的发展基本上都是以它的框架为基础的⼀些扩展和改进[1]。

Kalman滤波器最早和最成功的应⽤实例便是在组合导航领域。

惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)是最重要的⼀种导航⽅式,它能提供姿态、⽅位、速度和位置,甚⾄还包括加速度和⾓速率等导航信息,可⽤于运载体的正确操纵和控制。

惯导具有⾃主性强、动态性能好、导航信息全⾯且输出频率⾼等优点,但其误差随时间不断累积,长期精度不⾼。

基于多个自主水下航行器的分布式协同流场估计
何翌;郑荣濠;张森林;刘妹琴
【期刊名称】《控制理论与应用》
【年(卷),期】2022(39)11
【摘要】本文考虑利用多个自主式水下航行器(AUV)实现流场估计,提出了一种基于树型网络的分布式方法来估计水下流场.在本文中,借助绝对运动积分误差和相对运动积分误差,流场估计问题被描述为求解一个以未知流场为变元的非线性方程组.继而本文在多AUV系统内建立一个低通讯成本的树型网络,并在该网络上运行一种分布式算法以求解与流场估计相关的非线性方程组.在该算法中,每个AUV将当前的流场估计值连续地投影到自身拥有的约束方程的解集中,并通过扩散和池化两个步骤在树型网络间传递流场估计值.本文证明了上述算法的收敛性,并通过仿真实验验证了所述分布式协同流场估计方法的有效性.
【总页数】11页(P2036-2046)
【作者】何翌;郑荣濠;张森林;刘妹琴
【作者单位】浙江大学电气工程学院;浙江大学工业控制技术国家重点实验室;西安交通大学人工智能与机器人研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于条件数的多自主水下航行器协同定位系统可观测度分析
2.基于扩展Kalman 滤波的单领航者自主水下航行器协同导航判别式训练方法研究
3.基于双水听器的多自主水下航行器协同导航方法
4.基于径向基函数神经网络辅助容积卡尔曼滤波的多自主水下航行器协同定位方法
5.基于CAN总线的自主水下航行器分布式控制系统设计
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基于改进连续-离散无迹卡尔曼滤波的水下航行器故障诊断徐德民;刘富樯;张立川;崔荣鑫【摘要】To diagnose the faults of an underwater vehicle’ s continuous nonlinear system, we propose an improved continuous-discrete unscented Kalman filtering ( CDUKF) algorithm. Firstly, according to the estimation mean val-ues and covariance matrix of the state of the continuous nonlinear system and the parameters of its faults, we con-struct its unscented state matrices and forecast its unscented state array through integrating the unscented state dif-ferential functions. Then we obtain the estimation mean values and covariance matrix of its state and parameters through calculating the mean values and updating the estimation. Secondly, we fuse the faults of the actuator of the underwater vehicle into the continuous nonlinear system in the form of proportional coefficient or affixation parameter and estimate the parameters of the faults of the actuator through constructing respectively the state and the parame-tersof the CDUKF, thus diagnosing the faults of the actuator. Finally, to diagnose the faults of the actuator in simu-lating the docking of the underwater vehicle on a horizontal plane, we use the CDUKF algorithm to effectively esti-mate the faults of the underwater vehicle in their parameter form, thus verifying its feasibility and effectiveness.%针对连续非线性系统的参数估计问题，提出了改进的连续-离散无迹卡尔曼滤波算法。

水下航行器自主导航定位技术前沿进展
张淋;谭良成
【期刊名称】《兵器装备工程学报》
【年(卷),期】2024(45)3
【摘要】导航与定位技术是自主水下航行器(AUV)预设任务并安全返航的前提,由于水下环境的限制,目前广泛采用多系统组合导航的方式来实现AUV的准确定位。

面向AUV的工况特点,详细介绍了水声测速系统、水声定位系统以及地球物理场辅助导航技术的特征与技术难点,分析了用于水下自主导航时多源组合导航方法的最新进展,随着相关测量仪器领域的研究进展,基于精确测量地球物理场特征的辅助导航技术成为具有极强竞争力的方案之一。

多AUV协同导航方案同样适用于复杂的水下环境,被视为未来AUV导航技术重要发展方向。

【总页数】11页(P161-171)
【作者】张淋;谭良成
【作者单位】重庆交通大学航运与船舶工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ0
【相关文献】
1.多无人水下航行器协同导航定位研究进展
2.基于双水听器的多自主水下航行器协同导航方法
3.自主水下航行器导航与定位技术
4.Hydrogen On the Way
5.一种面向无人水下航行器的多普勒自主导航方法
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