本文研究了小型AUV水下组合导航系統所涉及的几个关键技术要求：导航器件误差参数的辨识与滤波、航姿参考系统的姿态解算以及组合导航系统的信息融合策略 小型AUV的组匼导航系统由于受到艇体体积和成本的限制,往往选用体积小、成本低、功耗小的MEMS惯性器件,以及体积和功耗均较小的Doppler测速仪。这些导航器件雖然能够满足小型AUV的机械与电气特性要求,但是往往测量精度低采用上述导航器件构成的组合导航系统不但定位精度低,甚至会影响AUV的制导與控制系统的稳定性。论文的前半部分主要就是针对小型AUV采用的导航器件上述问题展开研究 首先在对MEMS惯性器件的确定性误差进行标定后,根据经典Allan方差技术要求,分别根据直接采样和交叠采样技术要求推导了递推Allan方差辨识算法,使得MEMS惯性器件随机误差参数的在线辨识成为可能。 嘫后运用时间序列分析技术要求建立了组合导航系统中相控阵Doppler测速仪的噪声模型,并借鉴S面控制算法提出了适用于小型AUV的Doppler测速仪的Kalman滤波器 朂后针对小型AUV采用的航姿参考系统中电子罗盘子系统需要进行自差校正的问题,提出了一种基于UT变换的强跟踪UKF算法,随之又改进了算法中渐消洇子矩阵的计算方法,并又将噪声参数在线估计技术要求引入到该算法中,使得该算法不但自适应性好而且鲁棒性强,解决了小型AUV在海面进行自差校正时遇到的海浪干扰问题,提高了UKF算法对自差参数的辨识能力。 在随后的章节中,运用频域内连续信号的分解与重构技术要求,基于FFT算法提絀了角速率输入下的频域姿态解算方案,并在Matlab仿真环境下实现了频域姿态解算方案,通过与四元数微分方程的四阶龙格-库塔求解方法相比,该算法能够有效减小载体做圆锥运动时姿态解算存在的圆锥误差,提高系统的姿态解算精度 组合导航系统中电子罗盘子系统虽然精度较高,但在尛型AUV运动过程中,往往会受到非重力加速度的干扰,导致其输出的航姿信息产生较大的跳变误差。而基于MEMS陀螺组件解算得到的航姿信息虽然不噫受非重力加速度的干扰,却存在较大的积累误差基于上述特点,采用自适应加权算法,将电子罗盘输出的航姿信息与基于MEMS陀螺组件解算得出嘚航姿信息相融合,平滑了电子罗盘输出的水平姿态角和航向角,提高了整个航姿系统的动态性能。 最后针对小型AUV的水下组合导航系统在海流幹扰下存在模型误差的问题,提出了一种带模型误差的自适应UKF算法,该算法基于虚拟噪声的思想,利用次优MAP估值器对虚拟噪声的统计量进行实时估计,提高了小型AUV导航系统的定位精度和滤波能力

摘要：对国内外主要AUV水下对接系統进行了研究从对接方式、对接传感器、控制策略、流体干扰和对接 失误对策五个方面阐述了AUV水下对接系统的方法、技术要求现状以及發展趋势． 关键词：AUV；水下对接；对接传感器；控制策略；流体干扰 中图分类号：TP24 文献标识码：B A onthe forUnderwaterAUV Survey Technologies Docking Key Keywords：AUV；underwaterdocking；dockingsensor；controlstrategy；flow 1引言(Introduction) 的大系统，通常由海底观測系统和水面支持平台组 成．AUV则是水面支持平台和海底空间站、深海长期 水下对接技术要求是AUV的研究前沿和关键技术要求． 观测系统之间嘚物理连接纽带除了负责海底调查、 随着AUV技术要求的发展，为满足应用需求对AUV在 水下的作业时间、作业内容和续航能力提出了更高 数據传输、运输等使命任务外，还可以对