《自主水下航行器導航與控制技術》是2020年上海科學技術出版社出版的圖書。
基本介紹
- 書名：自主水下航行器導航與控制技術
- 作者：編者:張立川//潘光//劉增武|責編:陳晏平//趙寶祥
- 類別：水路運輸
- 出版社：上海科學技術出版社
- 出版時間：2020年
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787547851043
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書共分10章。第1章對自主水下航行器介紹；第2章介紹自主水下航行器導航技術；第3章介紹自主水下航行器控制技術；第4章介紹水下航行器導航與控制仿真技術；第5章介紹自主水下航行器協同導航技術；第6章介紹於信息熵的協同導航算法；第7章介紹滾動時域估計的多AUV協同定位算法；第8章介紹自主水下航行器圖像伺服跟蹤控制技術；第9章介紹 基於視覺的AUV協同運動技術；第10章介紹多AUV協同運動水池試驗，並結合西北工業大學張立川團隊研發的三條雷體AUV進行水池試驗。
作者簡介
張立川：西北工業大學航海學院兵器科學與技術博士，悉尼大學博士後，副教授，水下無人運載技術工信部重點實驗室副主任。
潘光：西北工業大學航海學院院長，長江學者。入選教育部“新世紀優秀人才支持計畫”，陝西省青年科技獎獲得者，科學中國人2011年度人物，現任高速水洞實驗室主任，水下航行器研究所副所長，教育部“長江學者和創新團隊發展計畫”創新團隊和國防科工委“國防科技創新團隊”骨幹成員。近年主持國家自然科學基金、軍口863計畫、國防基礎研究、總裝預研等項目20餘項，作為核心成員承擔總裝型號等項目10項，先後擔任兩型總裝重點型號的總體系統主任設計師和總師助理。
劉增武：大連測控技術研究所副總工程師，研究員，中國海洋學會軍事海洋專業委員會常務理事。
圖書目錄
第1章自主水下航行器概述1
1．1自主水下航行器概念、分類與特點3
1．2自主水下航行器的國外發展現狀5
1．2．1單一自主水下航行器的國外發展現狀5
1．2．2多自主水下航行器的國外發展現狀8
1．3自主水下航行器發展趨勢11
1．4自主水下航行器的國內發展現狀11
1．4．1單一自主水下航行器的國內發展現狀11
1．4．2多自主水下航行器的國內發展現狀12
參考文獻13
第2章自主水下航行器導航技術15
2．1地球導航模型17
2．1．1地形匹配導航17
2．1．2海洋地磁導航18
2．1．3重力導航18
2．2組合導航19
2．2．1慣性自主導航算法19
2．2．2捷聯慣導系統/都卜勒測速儀自主組合導航23
2．2．3航位推算/深度感測器組合26
2．2．4水面狀態有源校準信息融合及容錯技術27
2．2．5動基座初始對準技術34
2．2．6捷聯羅經動基座初始對準與導航39
2．3聲學導航算法42
2．3．1長基線定位原理及導航套用分析42
2．3．2超短基線系統導航基本原理45
參考文獻46
第3章自主水下航行器控制技術49
3．1自主水下航行器數學建模51
3．1．1數學坐標系51
3．1．2動力學模型56
3．1．3運動學模型57
3．2深度控制58
3．3航向控制59
3．4矢量運動控制60
參考文獻61
第4章水下航行器導航與控制仿真技術63
4．1常用仿真工具和仿真平台65
4．1．1CATIA65
4．1．2ANSYS66
4．1．3OpenGL66
4．1．4Multisim67
4．1．5MATLAB/Simulink67
4．2導航與控制一體化模型68
4．3Simulink模型搭建70
4．3．1坐標系和運動參數70
4．3．2Simulink模型結構71
4．3．3仿真分析73
參考文獻74
第5章自主水下航行器協同導航技術75
5．1協同導航77
5．1．1協同的概念77
5．1．2協同導航機理79
5．1．3協同導航系統的感知感測器80
5．2協同導航模型82
5．2．1導航概述82
5．2．2自主水下航行器協同導航運動學模型82
5．2．3自主水下水聲測量模型83
5．3常規組網自主水下航行器協同導航方法85
5．3．1基於幾何學的協同導航85
5．3．2基於機率學的協同導航87
5．4協同導航系統可觀測性分析 90
5．4．1協同導航系統介紹90
5．4．2系統導航系統可觀測性分析91
5．5濾波理論93
5．5．1卡爾曼濾波算法93
5．5．2擴展卡爾曼濾波94
5．5．3無跡卡爾曼濾波96
5．5．4粒子濾波理論98
參考文獻101
第6章基於信息熵的協同導航算法研究103
6．1信息熵的計算和套用105
6．1．1信息熵的概念105
6．1．2信息熵的計算106
6．2信息熵在自主水下航行器協同導航中的套用107
6．2．1性能函式的理論分析108
6．2．2性能函式的仿真分析109
6．3基於信息熵的協同導航算法流程112
6．3．1信息熵在EKF中的協同導航算法流程112
6．3．2信息熵在UKF中的協同導航算法流程112
6．3．3信息熵在UPF中的協同導航算法流程113
參考文獻113
第7章滾動時域估計的多自主水下航行器協同定位算法研究115
7．1滾動時域估計的基本原理117
7．2卡爾曼濾波與滾動時域估計之間的關係120
7．3到達代價的計算123
7．4數值實例分析125
7．5滾動時域估計的多自主水下航行器協同定位算法126
7．5．1基於EKF的滾動時域估計協同定位算法126
7．5．2基於UKF的滾動時域估計協同定位算法129
7．6協同定位算法計算複雜度132
7．6．1計算複雜度分析132
7．6．2時域視窗長度的選擇133
7．6．3係數矩陣的特殊結構134
參考文獻139
第8章自主水下航行器圖像伺服跟蹤控制技術141
8．1攝像機模型與標定143
8．1．1攝像機模型143
8．1．2攝像機標定145
8．2單目視覺識別148
8．2．1圖像濾波149
8．2．2圖像數學形態學處理150
8．2．3模板匹配151
8．3單目視覺測距153
8．3．1測距方法對比153
8．3．2單目測距方法153
8．4基於視覺伺服的自主水下航行器對接實驗155
8．4．1坐標系定義155
8．4．2坐標系變換157
8．4．3水下航行器模型158
8．4．4遠距離光源引導運動161
8．5平台功能實驗161
8．5．1定深實驗161
8．5．2定向實驗162
8．5．3遠距離光源引導實驗163
8．5．4自重構實驗164
參考文獻166
第9章基於視覺的自主水下航行器協同運動技術167
9．1基於矩形目標約束的水下視覺位姿估計方法169
9．1．1水下光信標陣列識別算法169
9．1．2基於光信標陣列的位姿估計176
9．1．3基於AR Marker的位姿估計方法179
9．2基於全驅動自主水下航行器模型的協同運動控制器設計與仿真182
9．2．1多自主水下航行器系統協同運動數學模型182
9．2．2協同運動控制器的設計184
9．2．3控制輸入的求解185
9．2．4協同運動模型及控制器仿真192
9．3基於有限狀態機模型的多自主水下航行器協同策略198
9．3．1自主水下航行器的運動控制算法199
9．3．2多自主水下航行器系統協同運動策略200
9．3．3基於有限狀態機的協同策略實現201
參考文獻205
第10章多自主水下航行器協同運動水池試驗207
10．1試驗自主水下航行器平台介紹209
10．2視覺位姿估計試驗213
10．3自主水下航行器操縱性能試驗225
10．4多自主水下航行器協同運動試驗228
參考文獻233
