1、在油氣、礦產、勘查等海洋開發(fā)活動中,水下潛器的導航定位起著十分重要的作用,而如何實現遠距離、長時間范圍內的高精度水下潛器導航定位就已成為一個亟待解決的問題。本文針對實際項目需求采用基于航跡的單點應答器測距AUV組合導航定位系統(tǒng)能在定位精度和作用區(qū)域范圍上獲得較大的提高和擴充,而且系統(tǒng)整體的成本也得到了降低,是一種較為理想的定位方法。
　　首先,分析了基于GPS信號、母船尾隨跟蹤、聲學等現有的水下導航定位常用方法,從定位精度、操作范

2、圍、應用領域、輔助設備、工作原理、經濟成本多方面分析,說明了使用單點應答器測距(Single-UTP)和超短基線測向(Bearing-only USBL)組合方案的必要性。
　　其次,對導航定位中常用坐標系給予了介紹,并建立了坐標系之間的變換關系。分析了單點應答器測距和超短基線測向的水下定位原理及各自存在的不足,并在此基礎上建立了測距—測向組合水下定位的相關數學模型。闡述了聲信號在深海中傳播路徑彎曲現象對水下定位的影響。
　

3、　再次,為了改善導航定位精度構建了深海聲路徑彎曲模型,可得到較為精確的問答往返時間與測向信息。對系統(tǒng)量測信息采用數據預處理的措施以提高數據集中度和符合度。從適用對象、估計精度及計算量,對比分析了標準卡爾曼、擴展卡爾曼和無跡卡爾曼濾波算法,選取基本卡爾曼濾波器(KF)來實現水下導航定位系統(tǒng)的數據估計并利用其本身設計了野值處理程序。
　　最后,建立了慣性導航系統(tǒng)的狀態(tài)方程和單應答器測距—測向定位量測方程。當僅利用單應答器純測距定位時,

4、需要在航跡上多個位置點與應答器進行通信,來獲得潛器和海底應答器之間的水平距離,通過多組距離方程可解算出潛器位置的相對坐標。經仿真分析,該方法是以潛器速度、航向誤差較小為前提的,多數情況下定位精度并不樂觀。當僅利用單應答器純測向定位時,同樣需在多點對應答器測向,來獲得海底應答器相對于潛器的方位信息,由此可解算出潛器的相對位置。經仿真分析,該方法的定位精度不僅與方位估計精度有關,還與水下潛器的航跡有關。要想得到較好的精度,必須對潛器航線進行