一、长基线水下目标定位新技术研究（论文文献综述）
田茂春[1]（2021）在《基于多次测距水下定位技术的无人艇路径跟踪控制研究》文中研究说明随着我国提出建设海洋强国的战略目标,水下声学定位技术应用的需求迅速增多。由于人力资源在海洋中的限制,有些高危险性地方不适合人员跟随。本文以无人水面艇（Unmanned Surface Vessel,USV）自主航行实现水下目标的定位为目的,对基于区域交汇的水下目标定位方法、水下目标定位过程中的无人艇路径优化及无人艇路径跟踪控制问题进行了理论研究和仿真实验。首先,介绍了水下声学定位系统的组成及定位模型,同时点明了各个系统的优点与不足。在此基础上,对基于无人艇平台的水下目标定位,构建了多次测距定位模型。为实现无人艇的精确控制,在合理假设条件下,构建了无人艇平面三自由度运动数学模型。其次,从水面、水下设备和声波传播两个方面着重分析了水下目标声学定位误差产生的原因,结合多次测距定位模型,提出了一种基于区域交汇的位置叠加方法。该方法仅用单个换能器,需要无人艇多次测距。单次测距后,水下目标的实际位置在以测距误差为环宽的圆环内。通过无人艇在多个不同测量点的测距,将多个圆环叠加的区域的中心定为水下目标所在的位置。然后,针对基于区域交汇的位置叠加方法,对不同航行路径条件下水下目标的定位结果进行了仿真。设计了一种路径优化模型,分析了无人艇航向角对定位误差的消减机制,优化了水下声学定位无人艇的航行路径,在MATLAB平台上仿真验证了优化后路径的定位效果。最后,对水下目标定位过程中的无人艇路径跟踪控制问题作了描述,本质上是一种点镇定的问题。为了控制无人艇实现点镇定,根据跟踪状态量的不同,利用李雅普诺夫稳定性理论设计了两种控制律。一是基于艏向角路径跟踪控制律,该方法始终将路径点设置在到达测量点的位置且仅观测艏向角这一状态。需要的观测值少,减少了系统的复杂度,便于在工程中应用。二是基于多状态量路径跟踪控制律,该方法首先用微分同胚变换对数学模型进行转换。通过跟踪在参考路径上以匀速直线运动航行的虚拟无人艇的多状态量（位置、速度和姿态）,实现点镇定。在MATLAB平台上仿真验证了这两种控制律的可行性和有效性。
辛明真[2]（2020）在《GNSS-A水下定位与导航关键技术研究》文中提出海洋定位与导航是海洋科学研究、海上交通运输、海洋权益维护、海洋资源开发、海洋工程建设、海洋环境治理和海战场建设的基础,为人类一切海上活动提供全方位、全过程、全时段、多时空、多层次、多环节的海洋时空信息与位置服务。随着海洋开发活动的深入,海洋定位与导航的需求从水面以上转变为水上、水下的全部海洋空间,尽管全球导航卫星系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）极大推动了大地测量与导航定位领域的全新发展,但电磁波在水体中快速衰减的特性使其无法直接用于水下目标定位与导航。由于声波在海水中具有良好的传播特性,GNSS-A（Global Navigation Satellite System-Acoustic）定位与导航技术得到了广泛研究应用,但复杂的海洋动态环境变化给高精度水下定位与导航带来了一系列的关键技术问题。论文系统性地总结了水下定位与导航的研究现状,针对GNSS-A水下定位与导航中存在的水下定位声线跟踪方法、水下差分定位模型优化、水下导航滤波算法等问题,开展了系统性的理论研究、方法改进和实验分析工作。论文主要研究内容如下:（1）顾及波束入射角的水下定位声线跟踪方法海水声速的时空变化会使声波沿传播方向发生折射,有效消除声波的折射效应对提高水下声学定位精度至关重要。在声速剖面已知的情况下,声线跟踪是削弱折射效应的有效方法,但现有的声线跟踪方法要求波束入射角已知,而基于距离交会原理的水下声学定位系统通常未对波束入射角进行直接观测。针对上述问题,提出了顾及波束入射角的水下定位声线跟踪算法,采用搜索法确定波束入射角,通过对声线跟踪与定位解算的迭代计算,实现波束入射角和目标坐标的渐次修正。为进一步提高计算效率,提出了迭代求解超越方程的解算法。实验结果表明,顾及波束入射角的水下定位声线跟踪方法能够有效利用声速剖面消除声线折射效应的影响,且解算法计算效率优于搜索法。（2）水下历元间静态单差定位方法与病态解算水下历元间静态单差定位方法是通过在相邻观测历元间做差分消除部分系统性误差的影响,但可能存在的病态性问题使历元间单差定位方法未能得到广泛应用。通过分析不同观测条件（航迹、升沉等）对历元间单差定位病态程度的影响,发现相邻观测历元间的几何入射角之差是影响病态性产生的主要因素之一,提出采用正多边形航迹改善历元间单差定位的病态性。针对已经存在历元间单差定位病态问题,提出了一种基于改进L曲线的LIU型估计方法,利用均方误差和残差二范数构成的L曲线确定LIU型估计参数的优化取值。实验结果表明水下历元间静态单差定位方法能够消除部分系统性误差影响,而基于改进L曲线的LIU型估计方法有效改善了历元间单差定位的病态估计结果。（3）水下基准间动态单差定位方法与网型设计针对水下动态多基准点非差定位方法无法消除系统误差影响的问题,提出了水下基准间动态单差定位方法,通过在同一观测历元的距离观测值间进行差分计算,消除部分系统性误差的影响。基于空间位置精度因子（PDOP,Position Dilution of Precision）对基准间单差定位的网型结构进行了设计优化,针对采用顶点差分基准点的正多边形网,由于方向余弦矢量近似相等导致网型结构较差的问题,提出采用中央差分基准点的正多边形辐射网进行优化设计。长基线定位实验表明,水下基准间动态单差定位方法能够消除系统性误差的影响,且采用中央差分基准点的正多边形辐射网有效增强了网型结构的强度。（4）基于交互多模型的水下导航Kalman滤波算法构建起与水下目标实际运动状态相一致的运动模型,是保证水下导航Kalman滤波精度和可靠性的重要前提。但在复杂海洋环境的影响下,水下动态目标的运动状态具有较强的多样性与随机性,往往无法根据先验信息采用与目标实际运动状态完全匹配的运动模型。当水下目标的运动状态在机动和非机动模式之间切换时,采用单一的机动或者非机动运动模型会使得滤波精度下降甚至滤波发散。为此提出了基于交互多模型的水下导航Kalman滤波算法,利用马尔可夫先验转移概率实现了多模型的加权融合,仿真实验表明相较于基于单模型的水下导航Kalman滤波算法,基于交互多模型的水下导航Kalman滤波算法表现出了更好的运动状态适应性。
黄鼎盛[3]（2020）在《基于GPS浮标的水下AUV短基线定位技术研究》文中研究表明近几年来,随着水声通信技术的发展,水下定位技术取得了可喜的研究成果。在南水北调工程中,用来输水的渡槽作为一种体积较大而独特的混凝土薄壁结构,会因各种因素的影响产生裂缝,使得渡槽在输水过程中出现渗漏现象,严重影响渡槽的正常使用功能和经济效益。为了对水下渡槽可能出现的裂缝进行坐标检测,本文以水声通信技术为基础,设计了一套基于GPS浮标的水下AUV短基线定位系统,并在水池中完成了系统搭建与测试。具体工作内容如下:（1）定位系统方案设计。设计了一种由4个具有GPS功能的水面浮标组成的定位基阵。水面浮标与四个水听器相连接,通过GPS全球卫星导航完成自身位置的定位。水听器用于接收安装在AUV上的换能器发射的水声信号,并对水下AUV进行定位估计。最终由系统的数据中心将解算出的位置转换到大地坐标系中,完成裂缝检测。（2）时延估计算法研究。水下环境中的信号衰减、多径效应以及噪声等影响会干扰信号的正常传输,使信号的时延估计产生误差。本文分析比较了几种加权时延估计算法的优劣,最终选择PATH加权的广义互相关时延估计作为系统的测时算法。（3）水声定位算法研究。针对浅水环境中声波在传播时速度变化不大的特性,提出了一种泰勒级数展开的总体最小二乘水下定位算法。首先,在最小二乘算法的基础上,构造定位方程中误差向量的增广矩阵,并对其进行奇异值分解得到水下AUV的坐标,目的是降低基阵扰动对定位结果造成的误差。其次利用泰勒级数展开算法对结果进行迭代优化。最后对算法的性能进行了实验仿真。结果表明,与最小二乘算法比较,本文提出的算法受环境的影响较小,稳定性强,实时性较好。且精度较最小二乘算法有明显提高。（4）水池及湖试实验。搭建了水池实验平台并进行了测时分析、信号传输衰减分析、定位精度分析以及基阵布放结构分析等实验仿真。提出了一种定位野值剔除的方法,降低了时延估计不准对定位造成的影响。最后进行了湖试实验,验证了系统在工程中的可行性。
郑军[4]（2020）在《倒置型长基线技术在自升式钻井平台精确就位中的应用》文中研究指明在海上油气生产开发钻完井作业中,通常需要将钻井平台精确引导至已有水下井口目标的位置,这要求水下相对定位能够达到厘米级的高精度。然而,常规的水面、水下定位技术无法满足高精度作业要求,为实现钻井平台精确就位目标,采用创新式倒置型长基线阵列倒置技术应用于自升式钻井平台精确就位中。重点研究该技术在水下定位中的工作原理、在自升式钻井平台精确就位中的具体应用,分析倒置型长基线技术与常规长基线技术在钻井平台精确就位方面的应用优势,制订海上实施步骤,并完成技术验证试验。
朱友康[5]（2020）在《基于声速改正的水下差分定位系统研究》文中研究表明海水养殖在我国渔业经济中的地位是非常重要的,重点开发海洋牧场智能设备是我国海洋渔业发展的重要战略选择。用于海水养殖环境监测的AUV（Autonomous Underwater Vehicle）对水下高精度定位有较高的要求,因此以水声为基础的定位技术在海水养殖环境中起到了至关重要的作用。但海洋环境复杂,声波在水中传输时声线会发生弯曲,导致定位精度降低,所以在定位过程中必须进行声速改正。在此背景下,本文研究了现有的AUV水声定位技术和声速改正算法及其优缺点,提出了基于等梯度声线跟踪的声速改正算法用以提高AUV水下差分定位的精度。本文在综述水声定位技术发展现状的基础上,对AUV水下定位技术及其解算方法进行了研究;在对比水声定位技术的优缺点的基础上,对用于AUV的水面浮标定位技术进行了深入研究。在综述声速改正算法发展现状的基础上,针对声波的传播特性,对加权平均声速法、等效声速剖面法和声线跟踪法进行了研究;在对比三种声速改正算法仿真结果的基础上对声线跟踪法进行了深入研究,提出了基于等梯度声线跟踪的改进算法;同时通过一组ARGO数据对改进算法进行了验证。论文提出的基于声速改正的水下差分定位系统主要从减小计算量和避免系统误差对精度的影响两个方面进行研究,利用声线跟踪法对声速剖面进行分层,通过声速剖面与阈值的大小进行对比,将声速剖面分为等梯度层和等声速层计算,提高计算效率。将系统误差加入到定位系统中,根据结果判定系统误差对定位精度是否有影响。将实验分为基于走航式和浮标式的差分和非差分定位系统进行仿真。仿真结果表明,走航式和浮标式定位系统在未加入系统误差时,基于声速改正的非差分定位精度优于差分定位;在加入系统误差后,基于声速改正的差分定位精度优于非差分定位;基于等梯度声线跟踪法改进的差分定位系统的定位精度与其他声速改正算法的差分定位系统相比,不仅在计算效率方面有所提高,定位精度也优于其他声速改正算法的差分定位系统,满足高精度AUV定位的需求。
孙大军,郑翠娥,张居成,韩云峰,崔宏宇[6]（2019）在《水声定位导航技术的发展与展望》文中认为声波是迄今为止唯一有效的水下无线信息载体,水声定位导航是人类依赖众多水下航行器进入深海、探测深海和开发深海的关键。自"十五"计划以来,我国水声定位导航技术进入了快速发展期,从理论、技术到装备均取得了长足的进步。文章介绍了我国的相关技术发展历程及相关产业的现状,并探讨了面向新时期支撑和保障我国海洋利益诉求所需的水声定位导航技术手段与能力。
王婧琦[7]（2019）在《浮标型长基线定位算法与软件实现》文中进行了进一步梳理长基线定位系统因其良好的定位性能广泛用于目标定位、结构安装、损伤检测等水下高精度作业。水下目标定位方面,长基线定位系统的主要工作是对目标进行实时、准确的位置跟踪,因此主要研究的问题是进行高精度的解算。实际工程中作为整套系统的最终处理节点,上位机软件需要完成基本的定位解算,并对多途效应、距离模糊、声速误差等问题进行处理。因此本文针对用于水下运动目标定位的浮标型长基线定位系统,以工程项目为背景,从软件处理角度研究其定位方法、修正技术以及上位机显控软件的设计与实现。本文讨论了基于几何原理的长基线定位方法,具体包括基于固定阵元数求解的经典球面定位和双曲面定位,以及充分利用冗余阵元观测值进行优化估计的线性最小二乘法和高斯牛顿迭代法。并对定位过程中存在的测时误差、阵元位置误差和声速误差对定位精度的影响进行了仿真。在上述影响因素中重点讨论了声速误差修正,通过比较目前典型的声速修正方法的修正性能,改进了基于声线跟踪的声速修正方法。在此基础上,系统设计采用浮标型长基线定位系统以简化基阵位置校准过程,并通过同步定位方式获取有效地声传播时延信息。其次针对测时定位方法中的多途效应和距离模糊现象,在硬件实现抗多途信号处理方法的前提下,采用了改进的三脉冲编码跳频信号,在软件层面既为专家系统提供了新的判据,又增大模糊距离并减少距离模糊周期个数,实现对专家系统以及抗距离模糊方法的优化。并在此基础上引入卡尔曼滤波进行了进一步目标轨迹降噪。最后介绍了基于CVI/labwindows的显控软件设计开发过程。基于模块化进行软件设计,通过接口进行模块间数据传递。主要完成的功能有以控制硬件工作为主的界面交互、硬件与上位机之间的串口数据收发和网络通信、目标位置的解算、计算结果和实测信息的显示和数据的本地存取。并提供了自定义声速修正方式、自定义阵元选取以及视图缩放等辅助功能。开发过程中采用了多线程、Active X等技术,完成了交互界面、通信和解算的同步工作。并通过测试验证了软件的功能以及性能,达到了预期设计目标。
林淘[8]（2019）在《水下无人航行器自主声学导航关键技术研究》文中研究表明水下无人航行器（Underwater Unmanned Vehicle,UUV）作为探索海洋的重要手段,在民用和军用领域得到广泛应用。UUV工程化和实用化的关键技术之一是水下导航技术。由于水下声学导航技术能够兼顾深海和浅海、能实时提供绝对坐标信息,在水下无人航行器导航中占据了重要的地位。如何提高导航精度、保证导航数据稳定是声学导航技术的重点和难点。本文围绕基于长基线声学导航技术的水下无人航行器自主导航问题展开研究,重点研究了导航模型及解算方法、声线修正方法、自主可靠跟踪方法等关键技术,以期为水下无人航行器的实时、高精度、可靠自主导航提供技术支撑。关于导航模型及解算问题,本文针对长基线声学导航中的有源和无源两种工作模式,分别探讨了传统导航模型中UUV运动引起的模型失配误差,提出了相应的导航改进模型,并研究了用于模型求解的线性解算方法和优化解算方法。论文给出了上述研究的理论推导过程和仿真对比分析结果。仿真结果验证了改进模型及解算方法的有效性。关于声线修正问题,本文基于声线弯曲对声学导航精度的影响机理,研究了最早抵达准则下基于高斯波束本征声线搜索方法的有效声速估计方法,分析了浅海、深海有效声速的空间变化特征,并探讨了基于有效声速的声线修正方法。仿真结果表明,该声线修正方法可明显降低声线弯曲引起的导航误差。关于自主可靠跟踪问题,本文针对UUV导航数据受平台噪声、外界干扰影响大、实时导航数据误差大或可能存在野值的问题,通过理论和仿真分析研究了标准卡尔曼滤波和灰色自适应滤波两种航迹跟踪方法。研究结果表明,两种方法均可有效实现航迹跟踪,但标准卡尔曼滤波方法对机动运动目标模型选择有很强的依赖性,而灰色自适应滤波方法则不需要机动运动目标模型和噪声统计特性,方法相对简单,实时性较好。最后,本文对海试实测数据进行了处理,计算了实测水文下的有效声速,给出了有源和无源两种工作模式下的导航轨迹、跟踪结果和精度对比分析结果。数据处理结果验证了本文上述方法的可行性和有效性。
张庆国,要庆生,黄其培,连莉[9]（2016）在《座底式长基线水声跟踪系统校阵方法研究》文中研究指明为了解决座底式长基线水声跟踪系统的高效校阵问题,结合工程项目实际提出一种智能化分组并行校阵方法。该方法利用水下基阵布阵施工时获得的水声及差分全球定位系统（Differential Global Positioning System,DGPS）测量数据为基准,在校阵试验中采用多个水下基阵分组并行校阵的快捷方式,根据自动反馈的测量数据进行校阵误差收敛测量,当满足事先设定的校准误差后,获得水下基阵的精确位置信息,同时完成多个水下基阵的阵型校准。最后,在某水域采用跑船试验的方式进行验证。长基线系统测量的船只航行轨迹与DGPS轨迹重合性好,证明该方法具有智能化程度高、测量精度高、测阵效率及经济性好等优点,具有较高的军事及民用价值。
姬长琳[10]（2014）在《卡尔曼滤波在长基线水下定位系统中的应用研究与实现》文中研究指明长基线水下定位系统是以声学定位导航技术为基础的定位导航系统,它可实现在局部海域中对水下航行器的精确定位与导航。系统利用水下航行器至各海底应答器的信号传播时延,解算水下航行器的空间坐标,实现系统对水下航行器的定位功能。但由于受水下信道的复杂多变性和定位系统性能的影响,时延测量值往往存在以下几种情况的误差:大量级误差、小量级误差和无效时延,这会导致系统定位精度较低。卡尔曼滤波是一种常用的数据处理技术,它以线性最小方差为准则,实现被估计量的最优估计。它能够对存在误差的时延数据进行有效的处理,剔除大量级误差,预测无效时延,提高系统定位精度。本文根据长基线定位系统的特点,提出了一种基于反馈式卡尔曼滤波的定位算法,并完成该系统显控软件的设计与实现。本文针对长基线水下定位系统,研究了如何建立系统滤波状态方程和量测方程,并研究如何合理的选取滤波初值和滤波参数,最后提出了一种具有时延和位置信息反馈的卡尔曼滤波算法。算法利用误差小的时延信息解算目标位置,利用解算的目标位置反解时延,来修正误差大的量测时延值,将时延和位置信息进行不断反馈,起到相互修正的作用,能够有效提高系统定位精度和定位稳定性。显控软件利用LabWindows/CVI软件开发平台开发,采用多线程编程技术和模块化软件设计思想进行实现。软件主要功能有:提供友好的人机交互界面;实时控制系统运行,协调整个定位系统的工作;通过串行接口,实现与外部设备的数据与命令的通信;实现基于反馈式卡尔曼滤波的长基线定位算法;实现信息显示、数据存储和回放功能。本文从显控软件的功能需求出发,详细叙述了软件各个功能模块的实现。软件经过测试,功能正确完善,运行稳定可靠,能够满足系统需求。
二、长基线水下目标定位新技术研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、长基线水下目标定位新技术研究（论文提纲范文）
（1）基于多次测距水下定位技术的无人艇路径跟踪控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水下声学定位技术研究现状 |
| 1.2.2 无人艇路径跟踪技术研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容及结构安排 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 结构安排 |
| 第2章 模型构建 |
| 2.1 水下目标定位模型构建 |
| 2.1.1 水下声学定位原理 |
| 2.1.2 水下声学定位系统简介 |
| 2.1.3 多次测距定位模型 |
| 2.2 无人艇运动数学模型构建 |
| 2.2.1 坐标系定义 |
| 2.2.2 无人艇空间六自由度数学模型 |
| 2.2.3 无人艇平面三自由度数学模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于区域交汇的水下目标定位方法 |
| 3.1 水下目标声学定位误差分析 |
| 3.1.1 与设备有关的误差 |
| 3.1.2 与声波传播有关的误差 |
| 3.1.3 其他误差 |
| 3.1.4 提高水下定位精度的方式 |
| 3.2 基于区域交汇的位置叠加方法 |
| 3.2.1 定位机制 |
| 3.2.2 位置叠加步骤 |
| 3.2.3 数学模型 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 水下目标定位无人艇路径优化 |
| 4.1 无人艇航行路径分析 |
| 4.1.1 闭环路径仿真 |
| 4.1.2 半径不同的圆形路径仿真 |
| 4.1.3 非对称路径仿真 |
| 4.2 无人艇路径优化模型 |
| 4.3 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 无人艇路径跟踪控制 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 控制律设计 |
| 5.2.1 基于艏向角路径跟踪控制律设计 |
| 5.2.2 基于多状态量路径跟踪控制律设计 |
| 5.3 仿真分析 |
| 5.3.1 基于艏向角路径跟踪控制律仿真 |
| 5.3.2 基于多状态量路径跟踪控制律仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间主要科研成果 |
| 一、发表学术论文 |
| 二、其它科研成果 |
（2）GNSS-A水下定位与导航关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与安排 |
| 2 GNSS-A水下定位与导航 |
| 2.1 GNSS-A水下定位系统 |
| 2.2 GNSS-A水下定位模型 |
| 2.3 定位误差分析 |
| 2.4 定位估计方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 水下定位声线跟踪方法 |
| 3.1 水下定位常梯度声线跟踪方法 |
| 3.2 水下定位等效声速声线跟踪方法 |
| 3.3 水下定位声线跟踪方法实验与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水下历元间静态单差定位方法 |
| 4.1 水下历元间静态单差定位方法 |
| 4.2 基于改进L曲线的LIU型估计方法 |
| 4.3 水下历元间静态单差定位实验与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 水下基准间动态单差定位方法 |
| 5.1 水下基准间动态单差定位方法 |
| 5.2 水下基准间动态单差网型分析 |
| 5.3 水下基准间动态单差定位实验与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 交互多模型水下导航滤波方法 |
| 6.1 Kalman滤波与运动模型 |
| 6.2 交互多模型Kalman滤波方法 |
| 6.3 水下导航滤波实验与分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（3）基于GPS浮标的水下AUV短基线定位技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水声定位技术 |
| 1.2.2 时延估计技术 |
| 1.3 本文的主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 水声定位原理与系统方案设计 |
| 2.1 水声定位系统分类及原理 |
| 2.1.1 长基线定位系统 |
| 2.1.2 短基线定位系统 |
| 2.1.3 超短基线定位系统 |
| 2.2 信道分析 |
| 2.3 系统误差来源 |
| 2.3.1 水面误差 |
| 2.3.2 水下误差 |
| 2.4 坐标转换 |
| 2.5 系统方案设计 |
| 2.5.1 系统总体方案 |
| 2.5.2 硬件构成 |
| 2.5.3 工作流程 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 短基线定位系统算法研究 |
| 3.1 系统模型建立 |
| 3.2 GPS浮标定位算法 |
| 3.2.1 伪距测量算法 |
| 3.2.2 差分伪距算法 |
| 3.3 时延估计算法 |
| 3.3.1 时延估计基本模型 |
| 3.3.2 互相关法 |
| 3.3.3 广义互相关法 |
| 3.3.4 时延估计性能分析 |
| 3.4 水声定位算法设计 |
| 3.4.1 最小二乘算法 |
| 3.4.2 泰勒级数展开的总体最小二乘算法 |
| 3.4.3 算法性能分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 水声定位仿真与工程实验 |
| 4.1 水池平台简介 |
| 4.1.1 系统设备 |
| 4.1.2 平台搭建 |
| 4.2 水池实验 |
| 4.2.1 测时误差分析 |
| 4.2.2 传输衰减分析 |
| 4.2.3 定位精度仿真 |
| 4.2.4 基阵布放结构对定位精度的影响 |
| 4.3 湖试实验分析 |
| 4.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）倒置型长基线技术在自升式钻井平台精确就位中的应用（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 倒置型长基线技术在水下定位中的工作原理 |
| 2 倒置型长基线技术定位应用优势 |
| 2.1 技术优势 |
| 2.2 效率优势 |
| 2.3 成本优势 |
| 2.4 安全优势 |
| 3 倒置型长基线技术在钻井平台移位中的实施步骤 |
| 3.1 方案设计 |
| 3.2 设备及人员配备 |
| 3.3 海上作业实施步骤 |
| 3.4 完工报告 |
| 4 倒置型长基线技术验证试验 |
| 5 结论 |
（5）基于声速改正的水下差分定位系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容与章节安排 |
| 2 水下定位技术理论研究 |
| 2.1 INS导航定位技术 |
| 2.2 水下声学定位系统 |
| 2.3 组合定位技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 水声定位误差和声速剖面的分析与计算 |
| 3.1 水声定位误差分析 |
| 3.2 声速的确定及声速剖面计算 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 声速改正方法研究与改进 |
| 4.1 声线跟踪原理 |
| 4.2 声速改正方法 |
| 4.3 等梯度声线跟踪法算法改进 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 水下声学非差分和差分定位研究 |
| 5.1 水下非差分定位原理 |
| 5.2 水下差分定位系统 |
| 5.3 非差和差分定位仿真分析 |
| 5.4 基于声速改正的差分定位分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（6）水声定位导航技术的发展与展望（论文提纲范文）
| 1 国外技术发展现状 |
| 2 我国技术发展历程及应用情况 |
| 2.1 我国水声定位导航技术起源 |
| 2.2 深海高精度定位技术从零到“同船竞争” |
| 2.3 高精度水声综合定位技术从“跟跑”到局部领先 |
| 2.4 我国水声定位导航产业兴起 |
| 3 面向新时期我国水声定位导航的研究前沿 |
| 3.1 走向更深更远的全海深水声定位导航技术 |
| 3.2 面向水下无人航行器集群作业“互联、互通、 |
| 3.3 建设海底大地测量基准, 支持中国国家综合PNT |
| 4 结语 |
（7）浮标型长基线定位算法与软件实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 水下定位系统介绍 |
| 1.3 长基线定位系统国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 基于测距的长基线定位解算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 长基线定位系统分类 |
| 2.3 基于同步系统的球面定位 |
| 2.3.1 定位原理 |
| 2.3.2 影响定位精度的因素 |
| 2.4 基于非同步系统的双曲面定位 |
| 2.4.1 定位原理 |
| 2.4.2 非同步定位的双解分布 |
| 2.5 目标深度探测 |
| 2.6 冗余阵元存在下的优化估计 |
| 2.6.1 平均值解算 |
| 2.6.2 最小二乘估计 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 浮标型长基线定位数据处理方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 总体方案 |
| 3.2.1 布阵方案 |
| 3.2.2 系统结构 |
| 3.2.3 三脉冲编码跳频信号 |
| 3.3 声速修正 |
| 3.3.1 经验公式法 |
| 3.3.2 加权平均声速法 |
| 3.3.3 声线跟踪法 |
| 3.3.4 等效声速剖面法 |
| 3.3.5 查表法 |
| 3.4 多途效应 |
| 3.5 抗距离模糊 |
| 3.6 卡尔曼滤波 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 显控软件设计与实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 需求分析 |
| 4.3 开发平台 |
| 4.4 功能设计 |
| 4.5 界面布局 |
| 4.6 关键技术 |
| 4.6.1 数据通信 |
| 4.6.2 多线程技术 |
| 4.6.3 应用程序访问 |
| 4.7 软件测试结果 |
| 4.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）水下无人航行器自主声学导航关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 长基线声学导航技术研究进展 |
| 1.2.1 长基线声学导航方法概述 |
| 1.2.2 国外发展现状 |
| 1.2.3 国内发展现状 |
| 1.3 长基线声学导航关键技术 |
| 1.4 论文内容安排 |
| 第2章 声学导航模型改进及解算 |
| 2.1 传统有源声学导航模型与解算方法 |
| 2.1.1 传统有源声学导航模型 |
| 2.1.2 基于线性解算方法的导航模型解算 |
| 2.1.3 仿真验证 |
| 2.2 有源导航改进模型及解算方法 |
| 2.2.1 基于斜距修正的有源导航改进模型 |
| 2.2.2 基于最速下降法的导航改进模型解算 |
| 2.2.3 仿真验证 |
| 2.3 传统无源声学导航模型与解算方法 |
| 2.3.1 传统无源声学导航模型 |
| 2.3.2 基于非线性解算方法的导航模型解算 |
| 2.3.3 仿真验证 |
| 2.4 无源声学导航模型改进与解算方法 |
| 2.4.1 无源声学导航改进模型 |
| 2.4.2 基于人工蜂群算法的导航改进模型解算 |
| 2.4.3 仿真验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 声线修正技术 |
| 3.1 有效声速概念 |
| 3.2 有效声速估计方法 |
| 3.2.1 射线坐标系及波动方程求解 |
| 3.2.2 高斯波束理论 |
| 3.2.3 声线追踪与有效声速估计 |
| 3.3 有效声速水平方向特征分析 |
| 3.3.1 声线分类 |
| 3.3.2 水平方向特征分析 |
| 3.4 浅海有效声速仿真与分析 |
| 3.4.1 浅海声道 |
| 3.4.2 有效声速仿真与分析 |
| 3.5 深海有效声速仿真与分析 |
| 3.5.1 深海声道 |
| 3.5.2 有效声速仿真与分析 |
| 3.6 基于有效声速的声线修正 |
| 3.6.1 有效声速建表与查表 |
| 3.6.2 仿真验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 自主航迹跟踪技术 |
| 4.1 离散卡尔曼滤波 |
| 4.2 随机线性系统的数学表述 |
| 4.3 机动目标运动模型 |
| 4.3.1 CV模型 |
| 4.3.2 CA模型 |
| 4.3.3 Singer模型 |
| 4.3.4 当前统计模型 |
| 4.3.5 Jerk模型 |
| 4.3.6 交互式多模型 |
| 4.4 卡尔曼滤波仿真验证 |
| 4.5 灰色滤波及其数学基础 |
| 4.5.1 灰色累加生成 |
| 4.5.2 灰色累减生成 |
| 4.6 基于分数阶GM(1,1)灰色模型 |
| 4.7 灰色自适应滤波器 |
| 4.7.1 灰色自适应滤波器总体思想 |
| 4.7.2 建立基于分数阶算子的灰色滤波模型 |
| 4.7.3 阶数r优化 |
| 4.7.4 自适应加权融合 |
| 4.8 灰色滤波仿真验证 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 试验结果分析 |
| 5.1 海试条件 |
| 5.2 有效声速估计 |
| 5.3 无源工作模式导航精度分析 |
| 5.4 有源工作模式导航精度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）卡尔曼滤波在长基线水下定位系统中的应用研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 长基线水下定位系统 |
| 1.2.1 系统概述 |
| 1.2.2 定位算法 |
| 1.2.3 定位误差分析 |
| 1.3 卡尔曼滤波 |
| 1.3.1 卡尔曼滤波的发展 |
| 1.3.2 在组合导航系统中的应用 |
| 1.3.3 在水声定位导航中的应用 |
| 1.3.4 在长基线系统应用中存在的限制与问题 |
| 1.4 论文内容安排 |
| 第2章 常规卡尔曼滤波 |
| 2.1 卡尔曼滤波基本方程 |
| 2.2 目标运动模型 |
| 2.2.1 几种常见的运动模型 |
| 2.2.2 各模型滤波性能的仿真分析 |
| 2.2.3 长基线系统的滤波状态方程 |
| 2.3 长基线系统的滤波量测方程 |
| 2.4 滤波初值和参数的选取 |
| 2.4.1 滤波初值的选取 |
| 2.4.2 滤波参数的选取 |
| 2.5 卡尔曼滤波发散的抑制 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于反馈式卡尔曼滤波的长基线定位算法 |
| 3.1 长基线系统定位数据存在的问题 |
| 3.2 反馈式滤波算法的基本思路与算法流程 |
| 3.2.1 基本思路 |
| 3.2.2 算法流程 |
| 3.3 湖试数据处理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 长基线水下定位系统显控软件 |
| 4.1 软件功能需求和开发平台 |
| 4.1.1 软件功能需求 |
| 4.1.2 软件开发平台 |
| 4.2 软件结构设计 |
| 4.2.1 功能模块划分 |
| 4.2.2 数据组织方式 |
| 4.3 软件模块实现 |
| 4.3.1 人机交互界面 |
| 4.3.2 串行接口模块 |
| 4.3.3 卡尔曼滤波模块 |
| 4.3.4 航迹和信息显示模块 |
| 4.3.5 数据保存和回放模块 |
| 4.4 多线程编程技术 |
| 4.4.1 多线程的基本概念 |
| 4.4.2 多线程在软件中的应用 |
| 4.4.3 线程间的同步 |
| 4.5 软件测试 |
| 4.5.1 软件测试仿真平台 |
| 4.5.2 软件功能测试 |
| 4.5.3 软件性能测试 |
| 4.5.4 整体系统测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、长基线水下目标定位新技术研究（论文参考文献）
- [1]基于多次测距水下定位技术的无人艇路径跟踪控制研究[D]. 田茂春. 齐鲁工业大学, 2021(10)
- [2]GNSS-A水下定位与导航关键技术研究[D]. 辛明真. 山东科技大学, 2020(04)
- [3]基于GPS浮标的水下AUV短基线定位技术研究[D]. 黄鼎盛. 河北工程大学, 2020(04)
- [4]倒置型长基线技术在自升式钻井平台精确就位中的应用[J]. 郑军. 中国海洋平台, 2020(04)
- [5]基于声速改正的水下差分定位系统研究[D]. 朱友康. 山东科技大学, 2020(06)
- [6]水声定位导航技术的发展与展望[J]. 孙大军,郑翠娥,张居成,韩云峰,崔宏宇. 中国科学院院刊, 2019(03)
- [7]浮标型长基线定位算法与软件实现[D]. 王婧琦. 哈尔滨工程大学, 2019(08)
- [8]水下无人航行器自主声学导航关键技术研究[D]. 林淘. 哈尔滨工程大学, 2019(04)
- [9]座底式长基线水声跟踪系统校阵方法研究[J]. 张庆国,要庆生,黄其培,连莉. 声学技术, 2016(05)
- [10]卡尔曼滤波在长基线水下定位系统中的应用研究与实现[D]. 姬长琳. 哈尔滨工程大学, 2014(04)