一、我国研制成功高精度水下定位导航系统（论文文献综述）
许江宁,林恩凡,何泓洋,吴苗[1]（2021）在《水下PNT技术进展及展望》文中认为随着世界强国天基定位导航授时（PNT）系统建设和完善,覆盖深空、水下、室内、地域应用的扩展对水下PNT体系建设和相关技术发展提出了更加迫切的要求。主要对美俄等发达国家的水下PNT体系建设现状及规划进行梳理,在此基础上总结归纳了国外惯性导航技术、水声定位导航技术、水下物理场匹配技术、岸基无线电导航技术及高精度授时/守时技术五项水下PNT核心技术的发展现状,并对未来PNT技术的发展趋势进行了分析。
阳凡林,辛明真,姜放,朱伟刚[2]（2021）在《高精度水声定位技术的发展现状及关键问题》文中研究表明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极大地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的定位与导航。声波在海水中具有良好的传播特性使得水声定位技术被广泛研究,不仅研发出了多种民用领域常用的水声定位系统,水声定位技术也成为构建海洋大地测量基准的核心技术之一。在分析总结水声定位技术方法和理论体系发展现状的基础上,对高精度水声定位技术发展的若干关键问题进行了探讨和展望。
李林阳,柴洪洲,李姗姗,乔书波,邝英才,吕志平[3]（2021）在《海洋立体观测网建设与发展综述》文中进行了进一步梳理高精度全球海洋立体观测网是空天地海一体化观测网的重要组成部分,是陆基观测网和空基观测网向海洋的重要延伸。本文系统介绍了海洋立体观测网的组成,即海洋时空基准网和海洋环境监测与感知网;详细梳理了核心装备,包括水下导航与定位装备、海洋地球物理环境探测装备、极区导航定位装备与大数据中心。面向我国经略海洋和海洋强国战略,应紧跟海底立体观测网的发展趋势,并加快其建设。
王巍,邢朝洋,冯文帅[4]（2021）在《自主导航技术发展现状与趋势》文中认为自主导航技术是各类运动载体自动化、智能化运行的核心技术。简要介绍了自主导航技术的基本概念,综述了国内外航天、航空、舰船、车辆、单兵等领域的自主导航技术研究进展,对于自主导航的关键技术如惯性导航、惯性基组合导航、地磁导航、重力梯度导航、天文导航和多源信息融合等技术发展现状进行了分析,对自主导航技术的发展趋势进行了展望。可为中国未来各类主流自主导航系统研制提供参考,并为多种自主导航任务的总体设计提供帮助。
韩震[5]（2021）在《海产品捕捞水下机器人关键技术研究》文中认为水下机器人作为一种先进的探索工具,已经被广泛应用于海洋探索、海产品捕捞、检测维修等领域。随着人们对海产品需求日益增大,传统人工捕捞效率较低,成本高等问题逐渐突显,而现有的水下捕捞机器人存在着智能化程度低,操作复杂,易损坏捕捞产品,抗强流能力弱,稳定性差等问题。针对生产实践中存在的实际问题,本文提出了一种具有高效捕捞能力、抗流能力强且便于操作的海产品捕捞机器人设计方案,研发样机并在真实海域完成性能测试。通过参考ITTC及SNAME公布资料,建立固定坐标系及机器人相关坐标系,利用M.Gertler方程建立运动学方程,并针对本文所研发机器人在航行时所受相关作用力进行实际分析,建立动力学约束方程,简化水动力模型求解相关系数,对推进系统进行相关数学建模并解算空间6推进器的推力分配。设计了海产品水下捕捞机器人整体机械结构、仿生软体机械抓手装置。“区域收割式”抓手装置具有特定目标选择性,能够实现优质捕捞且操作简单;搜集仓的设计可解决已捕获海参吐肠逃逸的问题,机器人整体机械结构与推进器空间布局合理,能够极大地减小机器人所受水阻力,具备全向移动的动力性能。为提升机器人硬件控制系统的整体模块化布局,设计“堆栈分离式”嵌入式控制系统,该系统包含核心控制板、电调驱动板、电源板、电力载波板、云台摄像机,完成对相关功能传感器的驱动及数据采集。该控制系统通过电力传输系统与水面控制台进行相关通讯,上位机可实现对相关数据的实时监控与交互。在自主航行控制系统中,通过对传统定向、定深回路算法以及控制策略进行分析,结合应用IMU、深度计、多普勒计程仪等功能传感器,设计了本水下机器人定向、定深串级PID控制回路算法,并在定点算法中提出了根据偏移程度,可将航向偏移校正引导算法具体分为一级偏移和二级偏移,所提改进方法在实际海试中具备更高定点精度;采用了电源及设备故障保护策略,提高了机器人作业安全性。针对当前机器人定位导航技术存在高成本、系统复杂、定位精度低等问题,提出将已在陆地无人车得到应用的双目ORB-SLAM2算法,应用在水下机器人的定位导航功能中。首先分析立体视觉相机模型,通过张正友标定法提升相机成像精度,其次通过引入ORB-SLAM2算法建立机器人定位导航策略,通过多种功能化仿真实验分析,该算法在水下环境具有显着的定位导航效果。本论文研发的海产品水下捕捞机器人已成功研制样机,所设计捕捞装置、自主算法、保护策略均在大量海域中完成性能测试,取得较好应用效果,将在未来海产品捕捞产业中发挥作用。
辛明真[6]（2020）在《GNSS-A水下定位与导航关键技术研究》文中认为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。
王英志,范文涛[7]（2020）在《水下导航定位技术研究进展》文中提出由于海水介质对电磁波的强吸收屏蔽效应影响,水下潜航器的隐蔽航行使得对其进行水下导航定位成为一个难点和热点研究方向。现有水下导航与定位技术以惯性导航传统自主导航技术为主体,围绕修正惯性导航产生的累积误差问题,发展形成了航位推算导航、地球物理匹配导航技术、水声导航技术等多种辅助导航技术。系统地介绍了这些水下导航技术及其组合方式的基本原理、主要特点及研究进展,并对未来水下导航技术发展趋势和应用进行了展望。
张志强[8]（2020）在《水下移动重力测量理论方法及应用研究》文中研究说明海洋重力数据是海洋地球物理重要信息,在地球物理、矿产资源勘探、军事运用和火箭发射等方面都有广泛应用。卫星测高和船载重力测量可获得数公里乃至更大区域的海面重力特性,但较小规模（亚公里）的海底地质特征仍需结合水下和近海底调查,以克服离势场源过远所造成的信号衰减。水下移动重力测量能够连续实施近水底的重力勘测,如使用自治水下无人航行器（AUV）还能允许水面母船同时执行多个任务,进而降低水下重力测量相关的高成本和准入门槛,是未来海洋重力测量发展的重要方向。相对于普遍采用的航空、船载移动重力测量,水下移动重力测量无法使用卫星定位信号,需要使用水声定位、捷联惯导以及深度计等多种辅助定位设备才能得到准确三维位置,同时水下航行物体运动姿态与飞机、舰船航行有较大区别,对于重力测量的影响机理不同。本文从水下移动重力测量应用需求出发,以AUV搭载捷联式重力仪为主要研究方向,结合理论研究、实航数据和实验分析,分别建立了水下移动重力测量模型、分析了AUV平台对重力测量的影响、设计了有效的重力测量平台、提出了适于捷联式重力仪的算法和数据处理流程,并通过湖上实验验证了软硬件平台的合理性和可行性。论文的主要工作和成果主要包括:（1）研究了水下移动重力测量的基本原理和方法,建立了水下移动重力测量模型和相应的误差模型,重点分析了捷联式重力仪姿态、位置和速度等误差源。讨论了1 mgal精度的可行性以及对水下定位设备的性能要求。经计算,在重力传感器与捷联式航空重力仪一致、水声定位系统定位精度达到测量斜距的0.5%、水压深度计测深测量精度达到5 cm且多普勒计程仪测速精度达到0.1 m/s的情况下,可以确保水下移动重力测量达到精度要求。（2）分析了AUV作为搭载平台,其水下运动对重力测量的影响（本文称为诱导重力）,推导了矢量重力测量的诱导重力计算公式,基于国内自主研发的三型AUV实际海上航行数据,计算了相应的诱导重力。对于矢量重力测量来说,应当使用排水量较大的AUV,并通过总体优化设计尽量减小定深航行时的俯仰角和航向角,同时在实施测量时严格控制转向和加减速运动;对于标量重力测量来说,采用多推进器组合方式的AUV是实施水下移动重力测量的最佳选择,重力仪布置在距运动中心X轴方向上大于4 m时、Y轴方向上大于2 m时,诱导重力将大于1 mgal。（3）设计了1套基于AUV的水下移动重力测量平台,包括平台总体、控制系统、导航系统、载荷和重力测量系统设计,建立了8个推进器的控制模型,采用了水下航行模糊控制方法的AUV重力测量平台控制系统。分析了水下移动重力测量对导航设备的性能要求,设计了由INS+DVL、DGPS+SBL、水压深度计、水声高度计和避碰声纳等设备组成的组合导航系统并进行了设备选型,导航系统同时提供重力计算所需的水下位置、速度及深度信息。（4）围绕水下移动重力测量所需的精确位姿估计问题开展了融合估计方法研究,研究了在误差状态下的间接估计模式和位姿状态下的直接估计模式,通过推导状态演化方程建立了状态模型;根据外部量测方程构建了观测模型,分别形成了间接模式与直接模式的数据融合状态空间模型。在此基础上,针对间接模式方法的数值问题提出了改进算法;针对直接模式连续-离散状态空间模型的求解问题,提出了连续时间更新的数值积分方法与离散观测更新的虚采样迭代方法,形成了直接模式位姿估计的连续-离散迭代扩展卡尔曼滤波（CD-IEKF）算法。通过工业级GNSS模拟器生成的不同载体运动数据与不同精度等级IMU的仿真测量数据验证了该方法的有效性。（5）构建了由AUV重力测量平台、重力仪和测量船组成的水下移动重力测量验证实验系统,于2020年1月在武汉市木兰湖水域沿着同一路径先后进行了4条水面测线、2条水下测线的移动重力测量,采用重复测线评估重力测量,精度达到0.42 m Gal,验证了水下重力测量与水面测量的一致性,证实了水下移动重力测量的可行性;进而基于本文提出的CD-IEKF算法进行了重力测量数据处理与重力提取,得到调整后重力异常测量的内符合精度为0.16 m Gal,证明了本文提出的算法具有较好的初始条件鲁棒性和动态估计性能。（6）讨论了不同形体的重力梯度理论模型,建立了均质半球体、质点和长方体引起的重力梯度及其空间分布。以美国俄亥俄级弹道导弹核潜艇为例,重点研究了密度不均匀物体的重力梯度信号及其测量问题,包括潜艇外壳和内部质量亏损引起的重力垂直梯度异常,计算了在不同的重力梯度仪器精度条件下对典型潜艇的探测距离,按照潜艇与AUV高度差500 m进行分析,重力梯度仪精度达到10-4E（E（?）tv（?）s）时,搜索宽度可达830 m。
范世伟[9]（2020）在《自主水下航行器协同定位算法研究》文中进行了进一步梳理随着科技的发展,自主水下航行器协同系统在军事应用领域的作用越来越重要。自主水下航行器的高精度定位是成功执行任务的必要条件之一,然而水下环境不利于电磁波信号的传播,导致卫星导航系统很难对自主水下航行器进行准确定位,而价格高昂的高精度惯导系统不利于大规模应用。因此以搭载高精度导航系统的自主水下航行器为主艇,通过水声设备共享信息并测量相对距离,进而利用数据融合技术提高其余搭载低精度导航系统的从艇的定位能力,开展基于水声测距的自主水下航行器协同定位技术研究具有重要意义。本课题围绕自主水下航行器的高精度定位需求,开展基于水声测距的主从式自主水下航行器协同定位技术研究。深入分析了协同定位系统的可观测性,并在高斯噪声下提出了基于因子图与和积算法的协同定位算法,针对水声测距的重尾噪声问题,设计了基于因子图与最大相关熵的协同定位算法,并首次提出了从艇过程误差的误差参数辨识算法,以提高自主水下航行器的高精度定位能力。论文主要研究内容如下:首先,针对自主水下航行器协同定位系统,建立了协同定位系统的数学模型,并利用扩展卡尔曼滤波实现协同定位。针对自主水下航行器协同定位系统的可观测性,提出了解耦主从艇相对运动的协同坐标系,并在协同坐标系内考虑控制输入的情况下,分别详细研究了单主艇协同定位系统和双主艇协同定位系统的可观测性,并定义了系统的可观测度。基于上述分析,设计了仿真实验对可观测性的分析结论进行验证,仿真结果表明当系统可观测度提高时,定位误差会逐渐收敛,证明了分析结论的正确性。其次,针对高斯噪声环境中协同定位系统传统算法定位误差大且计算复杂的问题,建立了协同定位系统的因子图模型,提出了基于因子图与和积算法的协同定位算法,利用均值和方差在因子图中各节点间的传递完成对从艇定位误差的修正。之后将转换矩阵引入到因子图模型中,提出了改进的协同定位算法,有效降低了协同定位系统的定位误差,并减少了算法的计算量,通过仿真实验及离线的实船实验数据对所提算法进行了验证,实验结果证明了提出的协同定位算法的有效性。再次,针对协同定位系统观测量的重尾噪声严重影响定位精度的问题,分析了水声测距时误差呈重尾分布的原因,并提出了基于因子图与最大相关熵的协同定位算法,将最大相关熵准则引入到因子图模型中作为代价函数,并设计了基于观测误差的自适应核宽度算法,有效抑制了重尾噪声对算法定位精度的影响。在此基础上,提出了一种利用滑动窗口构造观测信息的协同定位算法,设计了基于中值滤波的核宽度确定方法,建立了基于野值在窗口中占有比例来调节窗口大小的自适应窗口算法,为了验证算法的有效性,利用仿真实验及离线的实船实验数据对两种算法进行验证,结果表明两种算法可以有效降低观测量呈现重尾噪声分布时的定位误差。最后,针对以相对距离为观测量的AUV协同定位系统中从艇存在速度误差和航向误差的问题,首次详细分析了这两种过程误差对从艇定位精度的影响,并提出了误差参数辨识算法的因子图模型。在此基础上,分别提出了基于高斯噪声和基于重尾噪声的误差参数辨识算法,在高斯噪声条件下,利用均值和方差在因子图各节点间传递完成对速度误差和航向误差的参数辨识,在重尾噪声条件下,以相关熵作为代价函数实现因子图各节点间信息的更新,抑制了过程误差对定位精度的影响。为了验证算法的有效性,通过仿真实验和离线的实船实验数据对两种误差参数辨识算法进行验证,结果表明两种算法可以有效降低从艇的定位误差,在从艇自主定位时尤其明显。
朱友康[10]（2020）在《基于声速改正的水下差分定位系统研究》文中指出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。
二、我国研制成功高精度水下定位导航系统（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、我国研制成功高精度水下定位导航系统（论文提纲范文）
（1）水下PNT技术进展及展望（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 国外PNT体系发展现状 |
| 2 水下PNT相关技术进展 |
| 2.1 惯性导航技术 |
| 2.1.1 光学陀螺惯性技术[21] |
| 2.1.2 半球谐振陀螺惯性技术 |
| 2.1.3 原子陀螺惯性技术 |
| 2.2 水声定位导航技术 |
| 2.2.1 美国水声定位导航技术 |
| 2.2.2 俄罗斯水声定位导航技术 |
| 2.2.3 其他国家水声定位导航技术 |
| 2.3 水下物理场匹配导航技术 |
| 2.3.1 重力匹配导航[28] |
| 2.3.2 磁力匹配导航 |
| 2.3.3 水下地形匹配导航 |
| 2.4 岸基无线电导航技术 |
| 2.4.1 罗兰C导航系统与E罗兰导航系统 |
| 2.4.2 阿尔法导航系统 |
| 2.4.3 新型水下无线电导航系统 |
| 2.5 高精度授时/守时技术[35-36] |
| 3 未来水下PNT技术发展趋势分析 |
| 3.1 水下弹性化PNT架构 |
| 3.2 高精度小型化惯性基导航技术 |
| 3.3 高精度远距离声学PNT基础设施建设 |
| 3.4 多元PNT信息源作为补充 |
| 3.5 原子频标技术及远程时频信息校正 |
| 4 结束语 |
（2）高精度水声定位技术的发展现状及关键问题（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 水声定位技术方法 |
| 2 海洋大地测量基准建设 |
| 3 水声定位误差处理 |
| 4 水声定位模型构建 |
| 5 结语 |
（3）海洋立体观测网建设与发展综述（论文提纲范文）
| 1 组 成 |
| 1.1 海洋时空基准网 |
| 1.2 海洋环境监测与感知网 |
| 2 核心装备 |
| 2.1 水下导航与定位装备 |
| 2.2 海洋地球物理环境探测装备 |
| 2.2.1 海空重力仪 |
| 2.2.2 海空重力梯度仪 |
| 2.2.3 海空磁力仪 |
| 2.2.4 多波束测量仪 |
| 2.3 极区冰下环境勘察装备 |
| 2.4 海洋观测网大数据中心 |
| 3 发展趋势 |
| 4 结 语 |
（4）自主导航技术发展现状与趋势（论文提纲范文）
| 1 自主导航技术研究进展 |
| 1.1 航天器自主导航技术 |
| 1.2 航空器自主导航技术 |
| 1.3 舰船自主导航技术 |
| 1.4 车辆自主导航技术 |
| 1.5 单兵自主导航技术 |
| 2 自主导航关键技术 |
| 2.1 惯性导航技术 |
| 1) 三浮摆式积分陀螺加速度计技术 |
| 2) 石英挠性加速度计技术 |
| 3) 石英振梁加速度计技术 |
| 4) MEMS加速度计技术 |
| 5) 原子加速度计技术 |
| 2.2 惯性基组合导航技术 |
| 1) 惯性+卫星组合导航 |
| 2) 惯性+测距/测速组合导航 |
| 3) 惯性+雷达/视觉相对测量 |
| 4) 惯性+天文组合导航 |
| 2.3 地磁导航技术 |
| 1) 高精度、实时修正的地磁场模型 |
| 2) 地磁场信息精确测量技术 |
| 3) 工程应用中有效的导航算法 |
| 2.4 重力梯度导航技术 |
| 1) 高分辨率和高精度的重力梯度分布基准图技术 |
| 2) 高精度重力梯度测量技术 |
| 2.5 天文导航技术 |
| 2.6 多源信息融合技术 |
| 3 未来发展方向 |
| 1) 导航技术的高可靠性、高集成化 |
| 2) 导航技术的自主化、智能化 |
| 3) 导航器件的高精度、新型化 |
| 4) 生产制造个性化、快速化 |
（5）海产品捕捞水下机器人关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水下机器人研究现状 |
| 1.2.2 抓取技术研究现状 |
| 1.2.3 水下抓取机器人研究现状 |
| 1.3 本文主要研究工作 |
| 1.4 本文主要创新点 |
| 第2章 水下机器人运动学及推进系统建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水下机器人六自由度运动学方程 |
| 2.2.1 参考坐标系选取 |
| 2.2.2 运动学方程 |
| 2.3 水下机器人运动受力分析 |
| 2.3.1 水动力 |
| 2.3.2 静水力 |
| 2.3.3 外界环境力 |
| 2.4 水下捕捞机器人推进系统数学建模 |
| 2.4.1 推力控制分配系统 |
| 2.4.2 单个推进器数学建模 |
| 2.4.3 水下捕捞机器人推进器空间布置 |
| 2.4.4 水平推进系统数学建模 |
| 2.4.5 垂直推进系统数学建模 |
| 2.5 水下机器人六自由度动力学系统模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 水下捕捞机器人机械系统设计 |
| 3.1 捕捞ROV整体展示 |
| 3.2 机器人载体机架设计 |
| 3.3 机器人推进器布局设计 |
| 3.4 机器人控制防水仓设计 |
| 3.5 机器人浮力材设计 |
| 3.6 两自由度云台设计 |
| 3.7 LED补偿灯设计 |
| 3.8 防水摄像机设计 |
| 3.9 仿生软体抓手设计 |
| 3.9.1 第一代仿生软体机械抓手设计 |
| 3.9.2 第二代仿生软体机械抓手设计 |
| 3.10 电力传输设计 |
| 3.11 本章小结 |
| 第4章 水下机器人底层自主控制算法设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水平面横向运动算法设计 |
| 4.2.1 传统定向回路 |
| 4.2.2 定向回路控制策略 |
| 4.2.3 水平面定向控制算法设计 |
| 4.2.4 水平面定点控制算法设计 |
| 4.3 纵向运动算法设计 |
| 4.3.1 传统定深/定高控制回路算法 |
| 4.3.2 定深/定高控制策略 |
| 4.3.3 垂直面定深控制算法设计 |
| 4.4 故障保护策略设计 |
| 4.5 本章小节 |
| 第5章 水下机器人硬件系统设计 |
| 5.1 硬件整体设计方案 |
| 5.2 控制模块设计 |
| 5.3 直流无刷推进器模块 |
| 5.4 直流有刷电机模块 |
| 5.5 航速测量及航程累计模块 |
| 5.6 组合导航系统模块 |
| 5.7 功能传感器模块 |
| 5.7.1 深度计模块 |
| 5.7.2 漏水检测模块 |
| 5.8 水面控制台模块设计 |
| 5.8.1 水面控制箱模块设计 |
| 5.8.2 人机交互上位机软件设计 |
| 5.8.3 多功能摇杆模块 |
| 5.9 电力与数据传输模块 |
| 5.10 本章小结 |
| 第6章 基于双目视觉的ORB-SLAM2 定位导航仿真研究 |
| 6.1 视觉SLAM理论背景 |
| 6.2 水下双目立体视觉模型 |
| 6.2.1 双目相机模型 |
| 6.2.2 张正友标定法 |
| 6.2.3 坐标转化 |
| 6.3 双目ORB-SLAM2 |
| 6.3.1 ORB-SLAM2 系统关键技术分析 |
| 6.3.2 BA方法优化 |
| 6.4 实验结果及分析 |
| 6.4.1 陆地机器人重合实验 |
| 6.4.2 地面定位实验 |
| 6.4.3 水下定位实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 真实海域试验与数据分析 |
| 7.1 水平面定向试验 |
| 7.2 垂直面定深试验 |
| 7.3 梳型面定深定向试验 |
| 7.4 水平面定点航路试验 |
| 7.5 仿生软体机械抓手真实海域捕捞试验 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文工作总结 |
| 8.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间研究成果 |
| 致谢 |
（6）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 |
（7）水下导航定位技术研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 惯性导航 |
| 2 航位推算导航 |
| 3 地球物理导航 |
| 4 声学导航 |
| 4.1 水声定位系统 |
| 4.2 协同导航 |
| 5 水下组合导航 |
| 6 趋势与展望 |
| 6.1 技术发展趋势 |
| 6.2 应用展望 |
| 7 结束语 |
（8）水下移动重力测量理论方法及应用研究（论文提纲范文）
| 论文的主要创新点 |
| 缩略词 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国外水下移动重力测量研究进展 |
| 1.3 我国水下移动重力测量研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 水下移动重力测量理论研究 |
| 2.1 水下移动重力测量原理 |
| 2.2 常用坐标系及其转换 |
| 2.2.1 坐标系介绍 |
| 2.2.2 坐标系的转换关系 |
| 2.3 水下移动重力测量数学模型 |
| 2.3.1 动态重力测量模型 |
| 2.3.2 水下重力测量误差模型 |
| 2.4 捷联重力仪水下测量误差特性 |
| 2.4.1 重力传感器误差 |
| 2.4.2 姿态测量误差 |
| 2.4.3 位置测量误差 |
| 2.4.4 速度测量误差 |
| 2.4.5 其他误差 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 AUV水下运动对重力测量影响分析 |
| 3.1 AUV水下运动与诱导重力 |
| 3.1.1 AUV水下运动 |
| 3.1.2 水下运动带来的诱导重力 |
| 3.2 AUV运动特性分析及对重力仪影响 |
| 3.2.1 AUV推进装置分类 |
| 3.2.2 水下运动特性分析 |
| 3.2.3 AUV运动对重力仪测量影响分析 |
| 3.3 AUV重力测量时的诱导重力 |
| 3.3.1 标量重力测量时的诱导重力 |
| 3.3.2 矢量重力测量时的诱导重力 |
| 3.4 重力测量对AUV平台要求 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 AUV重力测量平台设计 |
| 4.1 平台总体设计 |
| 4.1.1 航行体设计与加工 |
| 4.1.2 动力系统设计 |
| 4.2 控制系统设计 |
| 4.2.1 动力学建模 |
| 4.2.2 水下航行模糊控制方法 |
| 4.3 导航系统设计 |
| 4.3.1 水下移动重力测量数据需求 |
| 4.3.2 导航系统组成 |
| 4.4 载荷和重力测量系统 |
| 4.4.1 电池组和抛载装置 |
| 4.4.2 重力仪密封舱 |
| 4.4.3 重力数据处理机 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 水下移动重力测量的数据融合方法 |
| 5.1 概述 |
| 5.1.1 状态空间模型 |
| 5.1.2 状态估计方式与观测耦合 |
| 5.1.3 数据融合方法 |
| 5.2 水下移动重力测量的数据融合建模 |
| 5.2.1 间接模式状态模型 |
| 5.2.2 直接模式状态模型 |
| 5.2.3 外测建模与杆臂效应补偿 |
| 5.2.4 间接/直接模式数据融合模型 |
| 5.3 间接模式估计的线性卡尔曼滤波方法 |
| 5.3.1 标准卡尔曼滤波 |
| 5.3.2 间接模式模型离散化与算法应用 |
| 5.3.3 高精度测量时的数值问题改进 |
| 5.4 直接模式估计的连续-离散迭代卡尔曼滤波方法 |
| 5.4.1 连续-离散扩展卡尔曼滤波 |
| 5.4.2 连续时间更新方程数值求解方法 |
| 5.4.3 离散观测更新的虚采样迭代算法 |
| 5.4.4 连续-离散卡尔曼滤波的直接模式估计方法 |
| 5.5 位姿估计数值结果与分析 |
| 5.5.1 模拟场景、IMU误差与初始设置 |
| 5.5.2 间接/直接模式估计的开环误差 |
| 5.5.3 间接模式的数值问题改进方法 |
| 5.5.4 直接模式的CD-IEKF算法 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 水下重力测量验证实验 |
| 6.1 湖上验证实验设计 |
| 6.1.1 湖上验证实验系统组成 |
| 6.1.2 湖上验证实验总体设计 |
| 6.2 实验实施与数据采集 |
| 6.3 测量数据处理与重力提取 |
| 6.4 试验结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 水下重力梯度测量及其应用 |
| 7.1 不同形体的重力梯度理论模型 |
| 7.1.1 均质半球体的引力梯度 |
| 7.1.2 质点的空间梯度分布 |
| 7.1.3 长方体质体重力梯度分布 |
| 7.2 基于重力梯度的潜艇目标探测 |
| 7.2.1 基本原理 |
| 7.2.2 潜艇模型的构建 |
| 7.2.3 潜艇外壳的重力垂直梯度计算 |
| 7.2.4 潜艇内部质量亏损的重力垂直梯度计算 |
| 7.2.5 潜艇的总重力垂直梯度 |
| 7.3 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 主要的工作与结论 |
| 8.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 攻读博士学位期间的主要工作与成果 |
| 致谢 |
（9）自主水下航行器协同定位算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 自主水下航行器及定位技术研究现状 |
| 1.2.1 自主水下航行器研究现状 |
| 1.2.2 水下定位技术研究现状 |
| 1.3 AUV协同定位技术研究现状 |
| 1.3.1 协同定位方案研究现状 |
| 1.3.2 协同定位系统可观测性研究现状 |
| 1.3.3 协同定位算法研究现状 |
| 1.3.4 因子图算法研究现状 |
| 1.4 本领域存在的科学问题 |
| 1.5 课题的主要研究内容 |
| 第2章 AUV协同定位系统原理与可观测性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于距离测量的协同定位原理 |
| 2.2.1 常用坐标系及转换 |
| 2.2.2 协同定位系统的传感器 |
| 2.2.3 水下声学测距技术分析 |
| 2.2.4 协同定位方式与原理 |
| 2.3 协同定位系统数学模型分析 |
| 2.3.1 AUV运动学模型 |
| 2.3.2 基于水声测距的观测模型 |
| 2.3.3 协同定位系统的滤波实现 |
| 2.4 基于协同坐标系的可观测性分析 |
| 2.4.1 协同坐标系定义 |
| 2.4.2 基于李导数的单主艇系统可观测性分析 |
| 2.4.3 基于李导数的双主艇系统可观测性分析 |
| 2.5 仿真实验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于旋转矩阵的AUV协同定位算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于因子图的协同定位系统模型 |
| 3.2.1 因子图与和积算法 |
| 3.2.2 协同定位系统的因子图模型 |
| 3.3 高斯噪声下协同定位算法研究 |
| 3.3.1 基于因子图模型的协同定位算法 |
| 3.3.2 协同定位算法的分析 |
| 3.3.3 基于旋转矩阵的协同定位算法 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.4.1 仿真结果与分析 |
| 3.4.2 实船实验与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 重尾噪声环境下AUV自适应协同定位算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于水声测距的协同定位系统观测噪声分析 |
| 4.3 基于因子图与最大相关熵的协同定位算法 |
| 4.3.1 最大相关熵准则 |
| 4.3.2 重尾噪声下协同定位算法研究 |
| 4.4 滑动观测协同定位算法 |
| 4.4.1 基于中值滤波的核宽度计算 |
| 4.4.2 滑动窗口大小的自适应确定 |
| 4.5 实验验证 |
| 4.5.1 仿真结果与分析 |
| 4.5.2 实船实验与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 AUV协同定位系统过程误差参数辨识算法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 从艇自主定位误差分析 |
| 5.3 过程误差传递模型因子图设计 |
| 5.4 基于因子图的误差参数辨识算法 |
| 5.4.1 基于高斯噪声的误差参数辨识算法 |
| 5.4.2 基于重尾噪声的误差参数辨识算法 |
| 5.5 实验验证 |
| 5.5.1 仿真结果与分析 |
| 5.5.2 实船实验与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 实验数据 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）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 |
四、我国研制成功高精度水下定位导航系统（论文参考文献）
- [1]水下PNT技术进展及展望[J]. 许江宁,林恩凡,何泓洋,吴苗. 飞航导弹, 2021(06)
- [2]高精度水声定位技术的发展现状及关键问题[J]. 阳凡林,辛明真,姜放,朱伟刚. 长春工程学院学报(自然科学版), 2021(02)
- [3]海洋立体观测网建设与发展综述[J]. 李林阳,柴洪洲,李姗姗,乔书波,邝英才,吕志平. 测绘通报, 2021(05)
- [4]自主导航技术发展现状与趋势[J]. 王巍,邢朝洋,冯文帅. 航空学报, 2021(11)
- [5]海产品捕捞水下机器人关键技术研究[D]. 韩震. 沈阳大学, 2021(06)
- [6]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)
- [7]水下导航定位技术研究进展[J]. 王英志,范文涛. 数字海洋与水下攻防, 2020(05)
- [8]水下移动重力测量理论方法及应用研究[D]. 张志强. 武汉大学, 2020(06)
- [9]自主水下航行器协同定位算法研究[D]. 范世伟. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [10]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)