Chinese Journal of Ship Research

FTO基于 的船舶分布式编队的有­限时间控制方法

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位置信息仍会存在较大­误差。故本文通过相对运动状­态空间模型估计的速度­信息,结合双领航模AUV式­的多 协同定位状态空间模型,提出双模型AUV协同­定位方法,提高多 协同定位的定位性能。双模型协同定位方法的­估计轨迹及定位误差8~图9如图 所示。从试验结果可以看出,本文提出的双模型协A­UV INS同定位方法可以­实现在跟随 没有装备 和DVL AUV的情况下实时估­计跟随 的位置,并且保障协同定位系统­的定位精度在允许范围­之内。

4结语

AUV AUV在主从式多 协同定位系统中,跟随INS,DVL装备低精度 和水声通信设备等传感­AUV器。然而在跟随 数量较多的情况下,就需要INS DVL,系统配置复杂,相应成本也随很多的 和 AUV之提高。针对上述问题,本文以缩减多 协同AUV定位系统成­本为目标,在传统多 协同定位方法的基础上,设计一种基于双模型的­主从式多AUV EKF协同定位方法,利用 进行状态估计,估AUV计跟随 的实时航向信息和速度­信息,再应用AUV双领航模­式的多 协同定位状态空间模型,进AUV一步保障了多 系统协同定位性能。最后,通过海面试验数据进行­了仿真试验验证。结果表AUV明,本文提出的基于双模型­主从式多 协同定AUV INS DVL位方法能够实现­在跟随 没有装备 和AUV情况下,实时、准确地估计跟随 的位置。本文提出的系统定位方­法的主要优点体现AU­V AUV在:仅基于跟随 和领航 间的相对测量距AUV­离及领航 广播的自身位置和速度­信息,即可AUV计算得到跟­随 的位置、速度和航向信息,节INS DVL,降低了多AUV约了大­量 和 协同定位的AUV成本,从而降低 系统配置的复杂性,且节约AUV AUV了跟随 的内部空间并减轻重量;将 相对AUV运动状态空­间模型与双领航模式的­多 协同AUV定位状态空­间模型相结合,保障了多 协同定位系统的协同定­位性能。同时,本文所提出的方AUV­法也可作为一种提高多 协同定位系统容错AU­V INS DVL性的措施,当跟随 上装备的 和 由于某种原因失效或者­遭到破坏时,该方法可作为后AUV­补算法实时估计的位置­信息,为进一步研究AUV多 协同定位系统、提高系统协同定位性能­提供了可行性思路和方­法。

参考文献:

[1] HUANG Y L,ZHANG Y G, XUB ,et al. A new adap⁃ tive extended Kalman filter for cooperativ­e localizati­on [J]. IEEE Transactio­ns on Aerospace and Electronic Systems,2018,54(1):353-368. [2] BOX ,RAZZAQI A A,WANG X Y. Optimal sensor formation for 3D cooperativ­e localizati­on of AUVs us⁃ ing time difference of arrival(TDOA)method[J]. Sen⁃ sors,2018,18(12):4442. [3] HUANG Y L,ZHANG Y G, XUB ,et al. A new outli⁃ er-robust student's based gaussian approximat­e filter for cooperativ­e localizati­on[J]. IEEE-ASME Transac⁃ tions on Mechatroni­cs,2017,22(5):2380-2386. [4] HUANG Y L,ZHANG Y G,WANG X D. Kalman-fil⁃ tering-based in-motion coarse alignment for odome⁃ ter-aided SINS[J]. IEEE Transactio­ns on Instrument­a⁃ tion and Measuremen­t,2017,66(12):3364-3377. [5] XUB LI S X ,RAZZAQI A A,et al. Cooperativ­e lo⁃ , calization in harsh underwater environmen­t based on the MC-ANFIS[J]. IEEE Access,2019,7:55407-55421. 6] 柯明星,吕晶,童凯翔,等. [ 基于扩展卡尔曼滤波的

J]. 2016,4动态协同定位算法[ 导航定位学报, (1):44-49. KE M X ,LYU J,TONG K X,et al. A research of dy⁃ namic cooperativ­e localizati­on system via extended Kal⁃ man filter[J]. Journal of Navigation and Positionin­g, 2016,4(1):44-49(in Chinese). 7] 房旺,李建龙,孙晨. AUV [ 基于距离测量的 协同导J]. 2018,25(9):航最优队形研究[ 控制工程, 1679-1685. FANG W, LI J L ,SUN C. Study of optimal formations for AUV cooperativ­e navigation with range measure⁃ ments[J]. Control Engineerin­g of China,2018,25 (9):1679-1685(in Chinese).

8] 徐博,张娇,王超. AUV [ 一种基于人工势场多 集群法[J]. 中国舰船研究,2018,13(6):的实时避障方

66-71. XU B ,ZHANG J,WANG C. A real-time obstacle avoidance method for multi-AUV cluster based on arti⁃ ficial potential field[J]. Chinese Journal of Ship Re⁃ search,2018,13(6):66-71(in Chinese). [9] 刘明雍. 水下航行器协同导航技­术[M]. 北京:国防工业出版社,2014:120-182. LIU M Y. Cooperativ­e navigation technology for under⁃ water vehicles[M]. Beijing:National Defend Industry Press,2014:120-182(in Chinese). [10] BAHR A,LEONARD J J,FALLON M F. Coopera⁃ tive localizati­on for autonomous underwater vehicles [J]. Internatio­nal Journal of Robotics Research, 2009,28(6):714-728. 11] 房新鹏,严卫生. [ 双领航多自主水下航行­器移动长

J]. 2012,33基线定位最优队形­研究[ 兵工学报, (8):1020-1024. FANG X P,YAN W S. Formation optimizati­on for co⁃ operative localizati­on based on moving long baseline with two leader AUVs [J]. Acta Armamentar­ii, 2012,33(8):1020-1024(in Chinese). [12] XU J L ,WANG H J,ZHANG A H,et al. Underwa⁃ ter target bearing only tracking based on first order di⁃ vided difference filter[C]//25th Chinese Control and Decision Conference. Guiyang:IEEE,2013:351-356. 13] 翟云峰,王冠学,徐国华,等. [ 大尺度欠驱动高速

AUV 制[J]. 2018,13导航系统研 中国舰船研究, (6):78-86,93. ZHAI Y F,WANG G X, XU G H ,et al. Develop⁃ ment of navigation system for large-scale and high-speed underactua­ted AUV[J]. Chinese Journal of Ship Research,2018,13(6):78-86,93(in Chi⁃ nese).

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