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异步时钟下基于信息物理融合的水下潜器协同定位算法 预览
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作者 闫敬 张立 +2 位作者 罗小元 濮彬 关新平 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期739-748,共10页
在异步时钟下研究了一种基于信息物理融合的水下潜器协同定位问题.首先,构建了由浮标、传感器和潜器组成的水下信息物理融合系统架构.然后,考虑水下异步时钟影响,设计了基于传感器与潜器交互通信的异步定位策略,给出了潜器协同定位问题... 在异步时钟下研究了一种基于信息物理融合的水下潜器协同定位问题.首先,构建了由浮标、传感器和潜器组成的水下信息物理融合系统架构.然后,考虑水下异步时钟影响,设计了基于传感器与潜器交互通信的异步定位策略,给出了潜器协同定位问题.为求解上述协同定位问题,分别提出了基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter, EKF)与无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter, UKF)的水下潜器协同定位算法.最后,对上述定位算法的有界性以及克拉美罗下界(Cram′er-Rao lower bound, CRLB)进行了分析.仿真结果表明,上述算法可有效消除异步时钟对水下定位的影响.同时基于无迹卡尔曼滤波的定位算法可提高定位精度. 展开更多
关键词 定位 下潜 信息物理融合系统 异步 声传感网络
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CFD计算分析水下潜器运动阻力性能
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作者 陈泰文 万德成 《水动力学研究与进展:A辑》 CSCD 北大核心 2018年第2期143-149,共7页
在水下潜器的水动力性能数值模拟中,为了计算其静水阻力,研究尾部的分离流动,同时出于计算资源的考虑,常尝试使用混合RANS/LES方法。分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)方法是其中较常见的一种。基于剪切应力运输(shear stres... 在水下潜器的水动力性能数值模拟中,为了计算其静水阻力,研究尾部的分离流动,同时出于计算资源的考虑,常尝试使用混合RANS/LES方法。分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)方法是其中较常见的一种。基于剪切应力运输(shear stress transport,SST)模型的DES方法在近壁面区域采用基于SST模型的RANS方法,而在其他区域采用基于亚格子模型的LES方法。该文分别应用naoe-FOAM-SJTU求解器中SST-DES方法和SST-RANS方法模块,对水下潜器的水动力性能进行数值模拟,对比分析了两种方法计算得到的静水阻力和时均、瞬时流场,结果表明SST-DES方法能较好地模拟出水下潜器的流动分离现象。 展开更多
关键词 下潜 分离涡模拟 剪切应力运输 阻力 naoe-FOAM-SJTU求解
基于航迹线追踪的TERPM定位算法 被引量:1
3
作者 刘现鹏 张立华 +1 位作者 王涛 曹鸿博 《武汉大学学报:信息科学版》 CSCD 北大核心 2018年第2期219-226,共8页
针对TERCOM(terrain contour matching)算法定位精度对航向误差敏感和算法普适性差等不足,提出了一种基于航迹线追踪的TERPM(terrain profile matching locating algorithm)定位算法。利用INS(inertial navigation system)提供的... 针对TERCOM(terrain contour matching)算法定位精度对航向误差敏感和算法普适性差等不足,提出了一种基于航迹线追踪的TERPM(terrain profile matching locating algorithm)定位算法。利用INS(inertial navigation system)提供的速度和航向信息对UV(underwater vehicles)的航迹进行追踪,在遍历基准地形时考虑航向误差对数据选取的影响,组合最优匹配的判别方法,提高定位算法的抗噪性。实验结果表明:TERPM定位算法适用于机动UV的精确定位且定位精度对航向误差不敏感;与已有的TERCOM改进算法相比,新算法具有更高的定位精度和更好的抗噪性能。 展开更多
关键词 下潜 地形匹配 定位算法 TERPM算法 航迹追踪
用于水下潜器的惯性导航系统安装和初始对准技术 预览 被引量:1
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作者 邓周荣 吕恩谋 +2 位作者 蒲定 张宏伟 徐志毅 《海洋开发与管理》 2018年第12期74-78,共5页
水下潜器通常采用捷联惯性导航和多普勒计程仪组合导航系统。为提高惯性导航系统的导航精度,保障水下潜器顺利作业,文章以高性能惯导系统PHINS为例,介绍其安装和初始对准技术。PHINS在安装时须计算其与船体的偏差以及与船体和外部传感... 水下潜器通常采用捷联惯性导航和多普勒计程仪组合导航系统。为提高惯性导航系统的导航精度,保障水下潜器顺利作业,文章以高性能惯导系统PHINS为例,介绍其安装和初始对准技术。PHINS在安装时须计算其与船体的偏差以及与船体和外部传感器的力臂,尤其与多普勒计程仪组合时应执行传感器自动对准程序;PHINS的初始对准是其精确导航的前提,可在海上或静态时进行;惯导系统的安装误差和初始对准精度对于其导航精度具有决定性的影响。 展开更多
关键词 惯性导航 下潜 导航精度 自动对准 海洋工程装备
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水下潜器回转运动状态下的推力特性研究 预览
5
作者 吴家鸣 张恩伟 钟乐 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第5期1-7,共7页
采用Zwart-Gerber-Belamri空化模型,运用动网格与滑移网格技术,利用计算流体力学的方法模拟水下潜器做回转运动时导管螺旋桨的推力特性。其中对回转运动过程的数学模型进行分析,通过编写UDF对水下潜器回转运动方式进行控制。计算结果表... 采用Zwart-Gerber-Belamri空化模型,运用动网格与滑移网格技术,利用计算流体力学的方法模拟水下潜器做回转运动时导管螺旋桨的推力特性。其中对回转运动过程的数学模型进行分析,通过编写UDF对水下潜器回转运动方式进行控制。计算结果表明:本文提出的回转运动数学模型可以实现水下潜器的回转运动,对数值模拟结果的分析可以得知导管螺旋桨所产生的推力是趋于周期稳定变化的,由于回转运动的单向性,两侧导管螺旋桨所产生的推力值不相等,主要原因在于水下潜器主体以及来流等模拟环境条件的影响。 展开更多
关键词 下潜 空化模型 动网格技术 导管螺旋桨 回转运动
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水下潜器系统导管螺旋桨水动力特性及周围流场分布预报与分析 预览
6
作者 吴家鸣 赖宇锋 +2 位作者 李江伟 窦义哲 陈东军 《船舶力学》 CSCD 北大核心 2018年第5期540-551,共12页
运用计算流体力学方法对水下潜器系统中导管螺旋桨在水下潜器转艏运动中螺旋桨周围的水动力现象进行观察,对在这样的工况下导管螺旋桨周围流场特征、进速、诱导速度、推力沿盘面和桨叶径向的分布,以及螺旋桨所发出的推力与螺旋桨周围流... 运用计算流体力学方法对水下潜器系统中导管螺旋桨在水下潜器转艏运动中螺旋桨周围的水动力现象进行观察,对在这样的工况下导管螺旋桨周围流场特征、进速、诱导速度、推力沿盘面和桨叶径向的分布,以及螺旋桨所发出的推力与螺旋桨周围流场之间的关系进行观察。计算结果表明:在一定的螺旋桨转速条件下,进速越小,螺旋桨所发出的推力也越大;由于导管出口处激发出的梢泄涡作用,导致盘面后叶梢附近轴向诱导速度降低、压力增大,该处叶面与叶背之间的压差也随之增大;螺旋桨的推力沿桨叶径向的分布呈现出半径越大,所产生的推力也越大的特点。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 计算流体力学 下潜 推力 进速 诱导速度
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铝合金耐压结构设计分析与试验验证 预览
7
作者 张安通 王健 +2 位作者 徐令令 张波 肖冬林 《船舶力学》 CSCD 北大核心 2017年第z1期344-350,共7页
根据水下潜器总体性能要求,按照最小重量原则,结合规范和有限元方法设计工作潜深为500m的铝合金带加强筋形式的圆柱耐压舱,并通过压力筒加压试验,对Ansys有限元静力分析的精确度进行了验证,为耐压结构设计与校核提供重要参考.
关键词 下潜 耐压舱 有限元
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PSO算法的改进及其在水下潜器地形匹配中的应用 预览
8
作者 廖金权 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第1X期121-123,共3页
海洋资源逐渐成为人们关注的重点,水下潜器成为海洋探索和开发的重要手段。水下潜器具有体积小、噪声低、活动范围广、隐蔽性好等优势,被广泛应用于海上救援、科学考察、军事等领域。同时,对水下潜器智能导航提出了越来越高的要求。本... 海洋资源逐渐成为人们关注的重点,水下潜器成为海洋探索和开发的重要手段。水下潜器具有体积小、噪声低、活动范围广、隐蔽性好等优势,被广泛应用于海上救援、科学考察、军事等领域。同时,对水下潜器智能导航提出了越来越高的要求。本文在改进PSO算法的基础上,提出了一种水下潜器地形匹配算法。 展开更多
关键词 PSO 下潜 地形匹配
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内孤立波作用下水下潜器的载荷特性数值分析 预览
9
作者 杨帆 朱仁庆 +2 位作者 陈旭东 纪仁玮 刘星 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第5期26-31,共6页
为了研究海洋内孤立波作用下潜器的载荷特性,以RANS方程为控制方程,依据Kdv,e Kdv和m Kdv三类内孤立波理论计算速度入口,建立两层流体中内孤立波与水下潜器相互作用的数值模拟方法,计算分析内孤立波作用下潜器的水平力、垂向力和力矩的... 为了研究海洋内孤立波作用下潜器的载荷特性,以RANS方程为控制方程,依据Kdv,e Kdv和m Kdv三类内孤立波理论计算速度入口,建立两层流体中内孤立波与水下潜器相互作用的数值模拟方法,计算分析内孤立波作用下潜器的水平力、垂向力和力矩的变化规律。结果表明,数值模拟得到的内孤立波波形及振幅与其对应理论解和文献中实验结果吻合良好。潜器的受力变化规律与内孤立波波幅、上下层水深比和潜器潜深有关。 展开更多
关键词 内孤立波 数值 下潜 载荷特性
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一种改进的水下三阵元辅助惯导系统的定位算法 预览 被引量:1
10
作者 张涛 胡贺庆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期192-196,202共6页
针对水下惯导系统定位误差随时间发散的缺陷,设计了一种基于DVL、声学定位辅助惯导的组合导航系统。声学定位系统由安装在水下潜器上的换能器阵和布放在海底的三阵元定位基阵组成,传统长基线定位水下至少要布放四个阵元,三个阵元无法直... 针对水下惯导系统定位误差随时间发散的缺陷,设计了一种基于DVL、声学定位辅助惯导的组合导航系统。声学定位系统由安装在水下潜器上的换能器阵和布放在海底的三阵元定位基阵组成,传统长基线定位水下至少要布放四个阵元,三个阵元无法直接定位求解。根据三阵元测得的距离信息和惯导系统输出的位置信息建立距离耦合模型,给出了惯导、DVL和声学定位系统的状态方程和量测方程;同时针对水下声速垂直分布特性,提出了一种等效声速的修正方法。仿真结果表明:在三阵元定位基阵作用范围内,组合导航系统能有效修正惯导位置误差,定位误差小于4 m,具有良好的适用性。 展开更多
关键词 下潜 惯导系统 三阵元基阵 距离耦合
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水下潜器首部声基阵区流噪声研究方法 预览 被引量:1
11
作者 樊林旭 张磊 +2 位作者 陈德喜 刘国庆 王赤忠 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第7期48-53,共6页
水下潜器在航行过程中,主要使用声呐来探测敌方舰艇以及自身位置。主声呐一般安放在潜艇首部位置,可分为主动声呐与被动声呐。在探测目标时,噪声是2种声呐系统都必须克服的干扰因素。针对自噪声中的流噪声,首先使用LES模型对水下潜器的... 水下潜器在航行过程中,主要使用声呐来探测敌方舰艇以及自身位置。主声呐一般安放在潜艇首部位置,可分为主动声呐与被动声呐。在探测目标时,噪声是2种声呐系统都必须克服的干扰因素。针对自噪声中的流噪声,首先使用LES模型对水下潜器的外流场进行仿真计算。在获得流场中的脉动压力分布后,将其导入基于Lighthill声类比理论的声学软件ACTRAN中进行声场仿真计算,实现了对水下潜器首部声基阵区流噪声的数值预报。研究了航速、共形阵的安装位置和基阵单元安装面形状对声基阵区流噪声传播的影响。结果表明:航速越大,流噪声越大;增大声呐安装面与导流罩的距离以及使用较光滑的安装面,可以减小声基阵区流噪声的大小。 展开更多
关键词 下潜 首部 流噪声 LES Lighthill声类比
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脐带缆在潜器下放过程中的运动建模与仿真 预览
12
作者 李霄霄 马宁 +1 位作者 刘晗 顾解忡 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2016年第2期47-55,共9页
潜器在下放布置过程中需要考虑变长度的脐带缆对其运动的影响,在考虑流的情况下,对脐带缆的有限差分模型进行了改进,并采用最小二乘方法求解由时间和空间上的中心差分格式离散后的非线性方程组。为了验证模型改进的有效性.将潜器在... 潜器在下放布置过程中需要考虑变长度的脐带缆对其运动的影响,在考虑流的情况下,对脐带缆的有限差分模型进行了改进,并采用最小二乘方法求解由时间和空间上的中心差分格式离散后的非线性方程组。为了验证模型改进的有效性.将潜器在均匀定常流中水平匀速直航时的数值解与该特殊情况下的解析解进行比较.两组解的吻合不仅证实了模型改进的有效性,而且表明上述数值计算方法是可靠且有效的。在潜器下放布置运动给定的情况下,脐带缆的运动仿真结果表明。潜器姿态角的调整会对拖曳点处的缆绳张力大小和变化趋势产生显著的影响,流在改变缆绳空间形状的同时引起了缆绳对潜器作用力和力矩的非线性和时变性,脐带缆总是阻止潜器自身动力对运动速度和姿态角的改变,且对纵荡运动的影响最大。 展开更多
关键词 下潜 变长度脐带缆 有限差分法 最小二乘法 均匀定常流
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水下潜器姿态角的分数阶PID控制研究 预览 被引量:1
13
作者 赵健 白春江 章文俊 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第11期129-132,共4页
针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶PID控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值(ITAE)准则,ITAE准则的引入可快速获得分数阶PID的优化参数,设计优化分数阶PID控制器。最后,以... 针对水下潜器纵向姿态角控制的稳定性问题,对水下潜器的姿态角控制系统设计一种分数阶PID控制器。在控制器设计过程中,引入时间误差绝对值(ITAE)准则,ITAE准则的引入可快速获得分数阶PID的优化参数,设计优化分数阶PID控制器。最后,以水下潜器的传递函数为仿真对象,分别采用分数阶PID控制器和常规PID控制器进行仿真研究。通过控制性能比较发现,本文所提出的分数阶PID控制器的控制效果明显优于常规PID控制器,且分数阶PID控制器具有更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 下潜 分数阶PID控制 鲁棒性
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水下潜器导管螺旋桨在转艏摆动中的推力特性分析 预览 被引量:11
14
作者 吴家鸣 叶志坚 +2 位作者 金晓东 张城玮 徐瀛 《华南理工大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期141-148,共8页
采用多重滑移网格技术和计算流体力学(CFD)方法对作为水下潜器主要控制机构的导管螺旋桨在水下潜器各子系统流场影响下作转艏摆动时的推进特性进行数值模拟,研究了潜器组合体流场对导管螺旋桨所发出的推力的影响,对水下潜器系统中... 采用多重滑移网格技术和计算流体力学(CFD)方法对作为水下潜器主要控制机构的导管螺旋桨在水下潜器各子系统流场影响下作转艏摆动时的推进特性进行数值模拟,研究了潜器组合体流场对导管螺旋桨所发出的推力的影响,对水下潜器系统中导管螺旋桨在其转艏摆动中的所发出的推力的规律进行了总结,并分析了水下潜器组合体与导管螺旋桨的水动力相互影响因素.计算结果表明:水下潜器组合体流场对导管螺旋桨的推进特性有不可忽略的影响,其中导管螺旋桨前端的鱼雷状浮体是影响其推进特性的主要因素,在其水动力相互影响区域长度范围内,浮体与螺旋桨之间轴向距离越小,螺旋桨所发出的推进力越大;鱼雷状浮体对导管螺旋桨推进特性的影响主要是通过改变螺旋桨盘面处的进速来体现.在研究水下潜器系统中导管螺旋桨推进力特性时,只有将潜器组合体与所研究的导管螺旋桨组合成为一个整体、同时将这样一个组合整体结合到水下潜器系统具体的运转环境来进行计算才能得到一种符合工程实际的结果. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 下潜 计算流体动力学 动力学 转艏摆动
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基于磁罗盘、DVL及GPS的组合导航系统设计 预览
15
作者 葛锡云 岳丽娜 +1 位作者 潘琼文 申高展 《现代导航》 2015年第2期107-110,115共5页
针对水下潜器导航定位系统成本昂贵且水下定位精度不高的问题,设计了一种基于磁罗盘、多普勒测速仪(DVL)及全球卫星定位系统(GPS)的低成本组合导航系统。采用分段线性插值拟合补偿法及声速补偿法,对磁罗盘和多普勒测速仪进行校准及... 针对水下潜器导航定位系统成本昂贵且水下定位精度不高的问题,设计了一种基于磁罗盘、多普勒测速仪(DVL)及全球卫星定位系统(GPS)的低成本组合导航系统。采用分段线性插值拟合补偿法及声速补偿法,对磁罗盘和多普勒测速仪进行校准及补偿,提高了单个导航设备的精度。最后通过卡尔曼滤波进行数据融合,提高了整个导航系统的精度,实现了水下潜器的精确导航。 展开更多
关键词 下潜 磁罗盘 多普勒测速仪 全球卫星定位系统 卡尔曼滤波
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立式翼型主体拖曳式水下潜器的设计及操纵性能 预览 被引量:5
16
作者 陈健 吴家鸣 +1 位作者 徐灜 何新英 《海洋技术学报》 2015年第4期1-6,共6页
针对现有拖曳式水下潜器控制机构复杂、航向与姿态不容易稳定的缺陷,提出和设计了一种具有航向与姿态稳定的多自由度可控制拖曳式水下潜器样机。该样机主要由鱼雷状浮体、固定水平主翼、转角可控制襟翼、立式翼型主体等部分组成,潜器... 针对现有拖曳式水下潜器控制机构复杂、航向与姿态不容易稳定的缺陷,提出和设计了一种具有航向与姿态稳定的多自由度可控制拖曳式水下潜器样机。该样机主要由鱼雷状浮体、固定水平主翼、转角可控制襟翼、立式翼型主体等部分组成,潜器的深度控制通过控制襟翼的偏转来诱导固定水平主翼攻角的改变来实现;潜器的横荡运动操纵以通过控制两个作为转艏控制器的导管螺旋桨的转向与转速、诱导立式翼型主体产生诱导力矩使其产生横向偏转来进行。文中所提出和设计的样机具有运动过程中自我稳定能力强、航向稳定性好、控制机构简单并具有较高实用价值的特点。 展开更多
关键词 下潜 拖曳 航向稳定性 横荡操纵 深度控制
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水下潜器系统中导管盘面流场分布与螺旋桨推力特性关联性分析 预览 被引量:3
17
作者 叶志坚 吴家鸣 +1 位作者 张城玮 徐灜 《广东造船》 2015年第5期22-25,共4页
采用多重滑移网格技术构建水下潜器系统转艏摆动的水动力计算模型。研究了在水下潜器系统中不同转艏状态下,导管盘面处流场速度分布及压力分布对螺旋桨推力特性的影响。计算结果表明:螺旋桨盘面轴向诱导速度的变化对其推力特性起到了... 采用多重滑移网格技术构建水下潜器系统转艏摆动的水动力计算模型。研究了在水下潜器系统中不同转艏状态下,导管盘面处流场速度分布及压力分布对螺旋桨推力特性的影响。计算结果表明:螺旋桨盘面轴向诱导速度的变化对其推力特性起到了决定性作用,而径向速度、周向速度的变化对其影响甚微;螺旋桨叶上的压力差随着盘面半径、盘面圆周角变化而发生变化;导管螺旋桨产生的推力分布,大都集中在桨叶的导边处。 展开更多
关键词 多重滑移网格 转艏摆动 下潜 导管螺旋桨 诱导速度
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问道燃料电池 预览 被引量:1
18
作者 衣宝廉 侯明 明平文 《中国经济和信息化》 2014年第10期49-51,共3页
燃料电池是一种高效地将化学能转化为电能的电化学装置,它以其高的比能量、环境友好、兼容可再生能源等特点,得到了全球各国政府、企业及研究团体的极大重视.燃料电池在交通运输、便携式电源、分散电站、航空/航天、水下潜器等民用与军... 燃料电池是一种高效地将化学能转化为电能的电化学装置,它以其高的比能量、环境友好、兼容可再生能源等特点,得到了全球各国政府、企业及研究团体的极大重视.燃料电池在交通运输、便携式电源、分散电站、航空/航天、水下潜器等民用与军用领域展现了广阔的应用前景. 展开更多
关键词 燃料电池 电化学装置 可再生能源 便携式电源 环境友好 交通运输 下潜 化学能
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基于惯性导航/地磁的水下潜器组合导航定位方法 预览 被引量:2
19
作者 葛锡云 申高展 +1 位作者 潘琼文 徐纪伟 《舰船科学技术》 北大核心 2014年第11期120-124,共5页
针对水下潜器长时间水下航行的隐蔽性且定位精度不高的问题,提出了一种基于惯性导航/地磁的组合导航系统。建立了惯性导航/地磁组合导航系统模型,并且利用卡尔曼滤波算法对系统进行滤波。最后通过仿真实验表明,该组合导航系统能够有... 针对水下潜器长时间水下航行的隐蔽性且定位精度不高的问题,提出了一种基于惯性导航/地磁的组合导航系统。建立了惯性导航/地磁组合导航系统模型,并且利用卡尔曼滤波算法对系统进行滤波。最后通过仿真实验表明,该组合导航系统能够有效弥补单惯性导航系统精度发散的不足,提高了导航精度,实现了水下潜器的精确导航。 展开更多
关键词 下潜 惯性导航 地磁导航 组合导航系统 卡尔曼滤波
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水下潜器的航路规划技术综述 预览 被引量:3
20
作者 王奎民 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期653-658,共6页
通过对水下潜器航路规划技术的研究和分析,概括阐述了当前水下潜器的主要航路规划技术,进而归纳总结出各种主要航路规划技术控制方法的优缺点。同时,指出主要考虑单一简化的海洋环境因素及单一简化因素的不足,并分析了实际情况下需... 通过对水下潜器航路规划技术的研究和分析,概括阐述了当前水下潜器的主要航路规划技术,进而归纳总结出各种主要航路规划技术控制方法的优缺点。同时,指出主要考虑单一简化的海洋环境因素及单一简化因素的不足,并分析了实际情况下需要增加的各海洋因素。通过比较各种方法的优缺点以及结合真实复杂海洋环境因素,利用多约束条件方法,提出基于真实复杂海洋环境因素下航路规划技术的优化方法以及各海洋环境因素对水下潜器航路规划准确性及安全性的影响。进而结合有限多约束海洋因素条件分析了该环境下航路规划的可行性,并在对复杂海洋环境建模的基础上进行仿真验证。最后,对水下潜器的航路规划技术的困难及未来的发展进行了讨论和展望。 展开更多
关键词 下潜 航路规划 环境建模 多条件约束 A算法 航路优化
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