水下機器人先進導航技術（簡體書）

本書論述了水下機器人先進導航技術，主要內容包括水下機器人導航系統關鍵參數標定、聲學跟蹤、單信標導航、主從式UUV群體導航、長基線導航、多信標導航技術以及計算機仿真與應用實驗結果。同時為方便讀者，給出代碼實例供讀者使用和參考。

目錄
叢書前言一
叢書前言二
前言
1 緒論 1
1.1 水下機器人導航的定義與發展 1
1.2 水下機器人導航技術研究現狀 2
1.2.1 自主導航定位技術研究現狀 2
1.2.2 信標導航定位技術研究現狀 3
1.2.3 測距信標技術研究現狀 6
參考文獻 8
2 常見參數標定問題和解決方案 12
2.1 垂線相交標定法 12
2.1.1 基本原理 12
2.1.2 改進垂線相交標定法 13
2.1.3 計算機仿真實驗 19
2.2 導航傳感器標定方法 21
2.2.1 標定原理 21
2.2.2 魯棒M估計標定方法 24
2.2.3 直接水下標定方法 27
2.3 信標信號檢測時延測定方法 30
2.3.1 接收電路概述 30
2.3.2 基於預白化的放大電路 31
2.3.3 信號時延估計 33
2.3.4 實驗結果與分析 35
2.4 本章小結 38
參考文獻 39
3 常見聲學跟蹤問題和解決方案 41
3.1 超短基線跟蹤水下機器人 41
3.1.1 問題提出 41
3.1.2 聲學理論及其應用方法 42
3.1.3 湖試和海試 44
3.2 長基線系統應用方法 48
3.2.1 信標應用方法研究 48
3.2.2 拖陣入水深度確定 49
3.2.3 信標纜線長度計算 52
3.2.4 信標陣作用面積計算 55
3.3 水面機器人自主跟蹤水下機器人 56
3.3.1 問題描述 57
3.3.2 基於追逐行為策略的跟蹤控制 57
3.3.3 水面機器人對水下機器人的自主跟蹤算法 60
3.3.4 湖試 61
3.4 本章小結 63
參考文獻 63
4 單信標導航方法 65
4.1 運動學模型 66
4.2 能觀性分析 68
4.3 單信標導航 72
4.4 單信標水下校準 76
4.5 計算機仿真實驗 79
4.5.1 無水流情況 79
4.5.2 未知水流速度情況 81
4.5.3 已知水流速度情況 83
4.6 本章小結 86
參考文獻 87
5 主從式UUV群體導航方法 89
5.1 主從式UUV群體導航系統 89
5.2 系統方程 90
5.3 能觀性分析 92
5.4 隨從UUV參數估計 94
5.5 計算機仿真實驗 99
5.5.1 躍變水流速度實驗 100
5.5.2 測距斷點實驗 101
5.6 本章小結 103
參考文獻 104
6 長基線導航算法 105
6.1 長基線系統結構 105
6.2 本征聲線法定位 106
6.2.1 水平距離計算 106
6.2.2 位置解算 107
6.2.3 計算機仿真與分析 108
6.3 卡爾曼濾波器導航算法 111
6.3.1 深海AUV運動學分析 112
6.3.2 卡爾曼濾波器設計 113
6.3.3 距離測量值的預處理 115
6.3.4 計算機仿真與分析 115
6.4 M估計導航算法 121
6.4.1 算法模型 121
6.4.2 計算機仿真與分析 123
6.4.3 湖試 126
6.5 本章小結 127
參考文獻 127
7 多信標導航算法 128
7.1 多模型自適應濾波 128
7.1.1 組合導航系統 129
7.1.2 多模型EKF組合導航算法 132
7.1.3 海試 135
7.2 水下機器人CEP的有效預報 139
7.2.1 航路和誤差 139
7.2.2 CEP計算 142
7.2.3 實驗結果 144
7.3 本章小結 144
參考文獻 145
附錄 146
附錄1 垂線相交標定法仿真實驗MATLAB源代碼 146
附錄2 M估計標定法仿真實驗MATLAB源代碼 150
附錄3 單條航跡線水下標定方法仿真實驗MATLAB源代碼 155
附錄4 確定超短基線系統跟蹤距離計算機仿真MATLAB源代碼 157
附錄5 詢問器聲線軌跡軟件包MATLAB源代碼 159
附錄6 信標聲線軌跡軟件包MATLAB源代碼 162
附錄7 信標陣作用面積計算方法 164
附錄8 水面機器人自主跟蹤水下機器人計算機仿真MATLAB源代碼 166
附錄9 AUV單信標位置修正估計計算機仿真MATLAB源代碼 176
附錄10 有水流情況下水下機器人單信標EKF位置估計計算機仿真MATLAB源代碼 179
附錄11 信標機動情況下水下機器人的位置估計計算機仿真MATLAB源代碼 184
附錄12 低成本主從式UUV群體導航計算機仿真MATLAB源代碼 187
附錄13 本征聲線法定位計算機仿真MATLAB源代碼 193
附錄14 水下機器人卡爾曼濾波器導航計算機仿真MATLAB源代碼 197
附錄15 M估計導航計算機仿真MATLAB源代碼 202
附錄16 水下機器人CEP預報計算機仿真MATLAB源代碼 206
索引 209
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