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无人水下航行器集群协同作业能够扩展单体UUV的感知范围,实现单体UUV无法或难以完成的复杂任务。由于水下环境的复杂性及UUV各传感器存在观测限制、时延等问题,传统分散式Kalman滤波方法所需要的庞大实时通信在实际中难以实现,使得当前UUVs集群协同定位为不严密的解算。本文提出一种以增广信息滤波为核心的UUVs集群协同定位分散式滤波方法,在顾及算法严密性的基础上实现了UUVs分散式协同定位。每个UUV平台根据本地的传感器数据建立自己的状态链,同时广播自己的观测信息,各个平台协同完成信息矩阵的Cholesky修正。基于严密的数理理论证明了所提出的UUVs协同定位的分散式滤波与集中式滤波的一致性,并与传统方法进行对比分析。理论仿真分析表明,较之传统方法单体UUV的观测更新或两个UUV之间的相互观测都会导致UUVs集群全体状态更新,本文方法使得观测更新仅与观测直接涉及的UUV相关,有效地降低了通信载荷,实现观测信息的即插即用,扩展性良好。 相似文献
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为了提高GNSS拒止环境下车辆编队的定位精度,克服集中式滤波依赖中央处理单元且整体计算量大,进而导致协同定位系统可靠性低的问题,提出一种基于OD/SINS(里程计/捷惯导组合导航)模式下分散式协同定位算法.在OD/SINS组合导航系统方程的基础上构建了分散式协同定位模型,建立了基于位置反馈校正的测量模型,并引入载体连线边横向误差和边纵向误差来对协同定位后的相对精度进行评价.仿真结果表明,该算法与非协同模式相比,能够有效减小定位误差和航向角误差,并且能够显著提升载体之间的相对精度和编队构型的稳定程度. 相似文献
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为了解决无人艇集群在海道测量航行过程中的一致性问题,本文采用基于一致性理论协同和控制的方法,针对无人艇集群作业开展协同控制研究,在多无人艇协同自组网测量作业中得到了应用。根据不同测量任务,设计满足条件的分布式一致性控制器。将自组网测量系统模型化,对整个编队网络构建模型矩阵及特征方程。通过分析模型矩阵的特征根,得到整个编队网络的关键信息,并加入时间约束,通过求解相应可行解,运用一致性编队控制算法,结合所得编队网络关键信息,最终使自组网编队在有限时间内快速达到目标状态一致。同时加入避碰机制,使多无人艇相互之间处于安全距离外不碰撞。在无人平台协同作业控制方面具有一定的指导和实践意义。 相似文献
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由正交三角函数导出了一类最小GDOP测距单点定位构型集。导出了测距单点定位构型的GDOP极小值条件,并由此引入了最小GDOP测距单点定位构型解集的概念,揭示了最小GDOP测距单点定位构型的性质——旋转不变性和叠加不变性。对于任意给定的控制点数目n,由正交三角函数导出了最小GDOP构型的正多边形解。最后在最小GDOP二维测距单点定位构型的基础上,导出了三种三维最小GDOP测距单点定位构型:圆锥构型(锥角108.48°)、笛卡尔构型、Walker构型(轨道倾角54.74°),这些构型的几何条件为讨论GNSS星座设计提供了参考。 相似文献
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在水下定位过程中,对于任意给定的浮标数目n(n≥4),嵌套圆锥构型可给出一类最小GDOP定位图形。但由于定位浮标均需布设于同一水平面而导致共面约束,在由定位浮标和水下目标点构成的定位图形中,其GDOP达不到理论最小值, 在该约束条件下水下定位浮标阵列GDOP最小化问题有待研究。本文通过介绍GDOP密度来衡量浮标阵列的定位能力。为降低嵌套圆锥构型GDOP最优问题的可行域,把定位浮标数n整数分解,基于最小PDOP定位图形的极值条件,寻找每组浮标组合圆锥构型GDOP密度的局域最优解,然后从候选的所有浮标组合构型中寻找GDOP密度最小的全局最优解。最后分别以6~8枚浮标为例,给出了它们水下定位浮标阵列的最佳嵌套圆锥构型。 相似文献
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利用低轨微纳卫星编队测定地面无线电发射源位置是全球范围内监视非合作无线电信号源的高效手段。采用星基TDOA测量实现无源定位是其中关键技术。本文分析了影响星基TDOA定位误差的主要因素。针对三星编队监测卫星，给出了基于高程约束的单历元定位方法及多历元距离差定位方法，利用仿真数据对上述定位方法精度进行了试验分析。结果表明，采用等边三角形编队卫星，对海面非合作信号源，TDOA单历元定位精度约为510 m,多历元定位精度可提高到110 m,高低配置三角形编队卫星在星下点轨迹附近定位误差较大。 相似文献
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水声定位模型的解析解及其仿真分析 总被引：1，自引：0，他引：1
吴帅 《测绘与空间地理信息》2015,(8):87-89
主要对水下目标的定位进行了系统的研究,通过引入同步定位模型来确定水下的目标位置,并给出了平差解算模型,分析了水下同步定位过程中,不同误差对同步定位精度的影响,通过对不同误差进行模拟,得出了不同误差对水下同步定位精度的影响状况,从而对水下定位有指导作用。 相似文献
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全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）/声纳水下定位精度主要取决于GNSS浮标阵列构型和声学测距精度。优化水面浮标阵列是提高水下定位精度的重要途径。探讨了GNSS浮标阵列解析优化方法，算例以5枚和6枚浮标布设为例，应用所提方法给出了最优浮标阵列解。基于几何精度因子（geometric dilution of precision，GDOP）最小构型解析方法，通过考虑水下定位GNSS浮标位于水面和存在高度角限制这一约束条件，对水下定位浮标阵列进行了解析优化。由于浮标进行水下定位时是范围性的，还基于区域GDOP均值和方差两个指标对GNSS浮标阵优化问题进行了探讨，并采用数值方法设计了区域GDOP均值最小构型搜索算法。研究表明，虽然存在高度角约束条件，最优浮标阵列几何结构并不唯一，若在此基础上进一步考虑区域GDOP均值和方差最小的目标，则最终可获得唯一的区域均值浮标阵列结构。 相似文献
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无人机载高光谱成像设备因其机动灵活、操作简单等优点，被应用于诸多研究领域，具有广泛的发展前景。本文对当前无人机载高光谱成像设备的相关研究进展进行了系统的总结和评述。首先，基于高光谱成像仪的发展过程阐述了无人机载高光谱成像设备在数据获取中的显著优势；其次，从成像方式和研究现状方面指出了目前无人机载高光谱成像设备影像幅宽窄、成本高和国产化水平低的问题，并介绍了基于无人机高光谱成像设备的最新应用研究成果，针对当前的设备缺点提出解决方案；最后，指出了无人机载高光谱成像设备的未来发展趋势。本文可为无人机载高光谱成像设备的研制提供一定的借鉴和参考，也可为基于无人机载高光谱成像设备的应用提供一定帮助。 相似文献
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利用无人测量船与网络RTK技术联合测量某一涵盖水陆区域的填挖土方量。其中，利用无人船系统测量水下地形，利用网络RTK测量陆地地形，并将水陆两部分的地形数据融合，利用基于不规则三角网的DTM法计算了该区域的填挖土方量，同时得到水域部分的水下地形图，为后续施工建设提供了基础资料。本文提出的结合无人船和网络RTK技术测量复杂水陆地形的方案可为相关工程的测量实践提供参考依据。 相似文献
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随着无人机与新型航拍技术的发展，无人机倾斜摄影技术在大范围地形数据采集过程中发挥了重要作用，三维测绘相关研究得到了极大的促进。而针对水利行业所需的水上地形与水下地形一体化生产过程的研究相对较少。本文布设统一控制点，采用固定翼无人机倾斜摄影测量技术进行水上地形测绘，应用RTK配合测深仪在船上进行水下河道三维地形数据采集，对于涉河建筑物采用BIM软件进行参数化建模。最后，针对水上地形数据，水下河道地形数据及建筑物三维模型进行融合处理，得到水上水下一体化三维河道场景，搭建Cesium平台进行三维展示。其研究成果可为水上水下一体化测绘与可视化提供技术帮助，有助于推进智慧水利的应用发展。 相似文献
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水下块石检测与识别作为钱塘江海塘护岸工程的关键环节,对保障板桩施工工效至关重要。本文首先在研究无人船测量系统岸基通信、数据采集核心技术基础上,推导了NORBIT多波束声呐分辨率估计模型及附加块石粒径约束条件的最大波束开角、最小数据更新率、最大航速间的关系式和推荐值;然后结合钱塘江水下多波束扫测点云数据三维特性,对区域生长算法进行改进,以实现块石点云识别和提取。工程实践结果表明,优化的无人船测量系统多波束声呐参数可实现水下细小块石精准检测,能如实反映水下块石及周边微地形地貌真实情况,改进的区域生长算法能从众多河床点云数据中高效提取水下块石点云,为板桩施工提供准确的块石分布情况,具有很好的工程应用意义。 相似文献
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针对无人水下航行器(UUV)沿给定路径航行时会出现各种偏差的问题,设计了一款运用高性能STM32单片机与UM220-Ⅳ N定位模块搭建的导航定位分系统. 将其应用于UUV特定的路径跟踪方面,通过单片机将北斗定位模块采集到的UUV位置坐标、航速航向等数据发送到上位机,上位机将其与给定跟踪路径数据进行对比,计算路径偏差并通过单片机控制UUV的驱动模块改变UUV运动方向,实现对给定路径的精确跟踪. 同时通过无线通讯模块,将UUV路径轨迹及采集的水质信息实时显示在岸基监控系统上位机软机界面. 水下实验表明,UUV路径跟踪精度明显提高,为纠正UUV路径跟踪偏差提供了一种参考方法. 相似文献
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近年来,基于视觉的导航和目标跟踪算法开始广泛应用于无人平台。针对各类视觉导航算法和综合任务方案在无人平台上实地测试风险性高、现场采集参数精度低、效率差等问题,设计并搭建了一套以高精度工控导轨平台、姿态控制云台、工业相机和模拟地形沙盘为主要部件的无人平台半物理仿真系统。引入OptiTrack光学运动捕捉设备对仿真系统真实的位姿控制精度进行了评价,结果显示系统空间三轴位置控制均方根误差在1 mm左右,横滚、俯仰、航向姿态角控制均方根误差小于0.1°,可以服务于视觉导航算法和综合任务方案在无人平台上的性能评估。 相似文献
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水下地形测量是进行海洋科学研究的基础,也是海洋测绘的重要工作内容。近年来,机载激光测深技术的提出与应用有效地弥补了以舰船为载体的传统声学测深方法在近海浅水区作业存在的技术缺陷,也为相关工程问题的解决提供了新的技术手段。详细介绍了机载激光测深技术的基本原理与误差来源,概括与总结了国内外研究机构在系统研制及其有关算法研究方面的进展情况,并在此基础上分析了该技术在近海浅水区域的作业优势与所存在的关键性问题,以供相关研究参考。最后,结合机载激光测深技术目前的研究现状对未来该技术可能的发展方向进行了展望。 相似文献