基于M估计的多UUV协同定位算法

为解决多水下无人航行器(UUV)协同定位系统因水声环境复杂,水声距离观测信息受异常噪声干扰,导致采多UUV协同定位效果变差的问题,本文将M估计算法应用于UUV协同定位中,提出一种基于M估计多UUV协同定位算法。半实物仿真试验结果表明,相较于传统基于扩展卡尔曼滤波算法,所提算法可将定位精度提升30%左右。     

多无人水下航行器协同导航与定位研究

提出一种基于移动长基线的多无人水下航行器协同导航与定位方法.多无人水下航行器协同导航与定位方法对于解决大水深和远航程问题至关重要,在移动长基线算法中,主UUV装备高精度导航设备作为移动长基线节点,而从UUv装备低精度导航设备,两者之间通过水声装置米相互定位,利用传统几何关系解算从UUV,位置的算法将产生很大误差.基于扩展卡尔曼滤波的移动长基线算法能有效融合内部和外部传感器信息,提高导航精度.仿真试验对此进行了验证.     

基于MHE的多UUV协同定位方法

针对多水下自治机器人(UUV)协同定位模型中的非线性问题,本文提出利用滚动时域估计(MHE)方法对协同定位状态空间模型进行最优状态估计,通过仿真试验,证明了该方法的可行性。     

基于CKF的多UUV协同定位方法

针对多水下自治机器人(UUV)协同定位模型中的非线性问题,论文提出利用容积卡尔曼滤波(CKF)方法对协同定位状态空间模型进行最优状态估计,通过仿真试验,证明了该方法的可行性。     

UUV与潜艇协同作战模式及关键技术

潜艇的隐蔽性是其威慑力关键所在,这也导致其信息保障较为匮乏,对战场态势的掌控能力有限。结合潜艇的典型运用模式,阐述了水下行动面临的主要问题。基于潜艇和UUV的技战术特点和未来水下战场环境的复杂性,构建、研究UUV与潜艇协同的攻防体系和典型作战模式。最后,围绕潜艇指挥控制、水声通信、组网协同和UUV技术等方面,对相关技术进行了系统研究和论述。     

一种基于双模型的低成本多AUV协同定位方法

[目的]针对多自主水下航行器(AUV)上装备的惯性导航系统(INS)和多普勒速度计程仪(DVL)失效或未配备的情况,结合传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)估计,提出一种基于双模型的协同定位方法。[方法]建立相对运动模型和双领航状态空间模型,通过水声通信,利用相对运动模型估计跟随AUV的速度信息,再应用双领航模式的多AUV协同定位状态空间模型,进一步提高协同定位系统的鲁棒性和准确性,利用海试数据进行半实物仿真验证。[结果]结果表明,基于双模型的主从式多AUV协同定位方法,能够在跟随AUV上没有INS和DVL的情况下,实时估计跟随AUV的位置。[结论]该方法能够保障协同定位系统定位精度在允许的范围内,降低多AUV协同定位系统的成本。     

一种宽带水声目标DOA估计方法

针对现有的基于压缩感知的宽带水声目标DOA估计方法中存在估计计算时间长、失败率高的问题,将稀疏贝叶斯学习重构方法应用到宽带水声目标DOA估计中,采用定点方法对SBL算法中的核心超参量进行求解,提出一种基于稀疏贝叶斯学习的宽带水声目标DOA估计方法.通过仿真实验,验证了该方法的可行性与有效性,并证实该算法相对于常用的波束形成算法、MUSIC算法、SBL算法以及BP算法具有运算速度快、重构精度高等优点.     

基于改进BOMP算法的水声信道估计

近年来,水声信道估计主要是基于稀疏模型展开。水声介质的非均匀性等使声线以簇的形式传播,导致水声信道展现出块结构稀疏特性。本文针对信道的块结构稀疏特性,在OFDM通信系统中,提出使用改进的BOMP算法进行水声信道估计。BOMP算法一次筛选1个最大相关块,改进的算法一次挑选t个非零块,算法重构时间将降低t倍。仿真结果表明:改进的BOMP算法误码率和重构时间要优于传统的LS、基于压缩感知的OMP算法;在不降低BOMP算法重构精度的前提下,将重构时间降低t倍。     

基于改进BOMP算法的水声信道估计

近年来,水声信道估计主要是基于稀疏模型展开.水声介质的非均匀性等使声线以簇的形式传播,导致水声信道展现出块结构稀疏特性.本文针对信道的块结构稀疏特性,在OFDM通信系统中,提出使用改进的BOMP算法进行水声信道估计.BOMP算法一次筛选1个最大相关块,改进的算法一次挑选t个非零块,算法重构时间将降低t倍.仿真结果表明:改进的BOMP算法误码率和重构时间要优于传统的LS、基于压缩感知的OMP算法;在不降低BOMP算法重构精度的前提下,将重构时间降低t倍.     

UUV编队协同探测行动中的网络易损性问题

文章研究了UUV编队在执行协同探测任务时的网络易损性问题。描述了UUV编队网络模型,引入了基于节点介数的多尺度易损性评估法,提出一种评估UUV编队在执行协同探测任务时的网络易损性的方法,给出了相关的分析步骤,并举例进行说明。     

基于随机信标的因子图同时定位构图方法

针对卫星拒止环境下,战时或执行紧急任务时采用水声定位,但无法完成信标标定的问题,提出一种基于随机信标的因子图同时定位构图算法。建立DVL和罗经因子节点、信标因子节点数学模型,构建了基于因子图的融合架构,采用最大后验概率估计方法进行导航状态和信标位置的估计。数值仿真结果表明,因子图算法定位精度比传统EKF滤波算法在圆形运动轨迹和蛇形运动轨迹下分别提高37.6%和14.6%,验证了因子图同时定位构图算法是一种可行的导航方法。     

DCT插值算法在水声信道估计中的应用

水下通信是海上远程通信的重要手段,其信道环境直接决定通信质量。本文对水声信道进行研究,分析水声信道的特性,介绍了信道的建模方法。给出了基于DCT插值算法的信道估计方法和能够去除噪声干扰的DCT插值算法。实验结果表明DCT插值算法能够有效提高水声信道估计的性能。     

基于水声传感器网络的目标纯方位运动分析

研究了基于水声传感器网络的目标纯方位运动分析原理及方法,建立了基于水声传感器网络的目标运动分析模型。在此基础上,讨论了模型中多维非线性估计问题,提出了一种基于传感器网络新的水下目标运动分析方法。该方法采用改进的粒子滤波EKF-PF(扩展卡尔曼-粒子滤波)算法实现,并与传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)和粒子滤波(PF)算法进行了比较。通过Monte Carlo仿真分析,表明基于水声传感器网络的目标运动分析方法充分利用了网络的优势和当前测量信息。这种方法对水下目标运动状态估计时,不仅降低了计算量而且表现出较高的估计精度。所得结论为水下传感器网络进行目标被动定位提供了参考。     

面向过驱动UUV推进器容错控制的非线性观测自适应推力分配

[目的]为了研究水下无人航行器（UUV）动力定位过程中受到外界时变干扰以及推进器故障时的控制方法,提出可实现推进器容错控制的非线性观测自适应推力分配策略。[方法]首先基于幂次滑模方法进行UUV动力定位控制器设计,并采用非线性观测器实现对外界环境干扰的有效估计;然后结合外界扰动估计值以及故障模式下的状态偏差序列构建二次规划问题,对其求解获得各推进器的效率因子,以修正推力分配矩阵,从而实现推进器容错下的自适应推力分配。[结果]仿真结果显示,UUV控制系统能够有效估计外界环境干扰以及各推进器效率因子,即使部分推进器出现故障,UUV仍能降格完成动力定位任务。[结论]研究表明所提出的自适应推力分配策略及滑模控制算法合理,适用于存在外界环境干扰以及推进器故障的复杂工况。     

UUV水声侦听任务载荷设计与实现

提出一种UUV水声侦听任务载荷的设计和实现,通过在UUV上加装水听器与水声智能感知模块,采集水中声信号,进行水下全方位、连续地观测和作业,并依据提取的数据特征,为UUV平台智能避让提供预警提示,文中最后通过湖试验证了模块部分功能的实现。     

UUV集群协同探测与数据融合技术研究

简述无人水下航行器(UUV)集群协同探测的原理和特点,介绍国外UUV集群协同探测技术的发展和应用现状。设计1种基于主从网络结构的UUV协同探测方案,分析3种编队队形的探测性能,讨论了探测、导航、通信一体化数据融合的方法。     

采用超低频电流场实现深水UUV遥控

首先分析遥控UUV的通信方式,将采用水下电流场通信和水声通信进行比较,得出采用水下电流场实现深水UUV遥控的优越性。分析水下电流场通信的原理,给出深水UUV接收遥控信号电压的表达式,总结出影响水下通信距离的关键参数。研究UUV接收信号随频率、通信距离的变化规律,最后提出增大水下电流场通信距离的方法。     

基于DoDAF和SysML的潜艇与UUV协同作战概念描述方法

随着UUV等水下无人装备及技术的不断发展,水下无人装备在作战领域逐渐深入,探索潜艇与UUV协同的作战概念对于牵引水下装备发展具有重要意义。基于DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)框架和SysML语言（Unified Modeling Language）,建立潜艇与UUV协同作战概念描述方法,对潜艇与UUV协同反舰的作战概念进行了顶层、规范化的描述,可为潜艇与UUV协同作战概念研究提供参考。     

基于粒子滤波的声呐图像目标跟踪算法研究

声呐图像目标跟踪技术在水下UUV作战系统中具有重要意义,由于水声环境复杂,噪声干扰严重,导致声呐目标跟踪效果欠佳。本文针对UUV声呐成像特点,首先给出一种改进的Curvelet变换图像增强方法,可以有效降低声呐图像噪声并在一定程度上增强目标图像的边缘。并此基础上,提出一种基于粒子滤波的声呐目标跟踪算法以获得更为准确的目标跟踪效果。仿真结果表明,相较于传统声呐目标跟踪,该方法具有更好的目标跟踪精度以及鲁棒性。     

基于GPU的实时水声信道仿真实现

对于水下无人系统跟踪定位、水声通信等技术而言,水声信道估计的实时性至关重要。本文首先简要分析了水声在浅海中的传播特性及信道模型,包括声速建模、传播衰减建模及本征声线的搜索模型;其次为了满足水声信道估计实时性的要求,基于GPU利用OpenCL环境进行仿真实现。最后通过结果分析,说明了本文对于水声信道的建模合理正确,同时也满足了实时性这一要求。