第四章 水下机器人ROV微惯性导航分析 41

4。1导航解算 41

4。2 互补滤波原理 41

4。3四元数微分方程 42

4。4 等效旋转矢量法 43

4。5渐消记忆指数加权的自适应卡尔曼滤波 43

4。6小结 45

第五章 水下机器人ROV水池实验 46

5。1引言 46

5。2 ROV在水池的六个实验 46

5。3小结 49

总结与展望 50

致谢 51

参考文献 52

附录 54

第一章 绪论

1。1 研究背景及意义

1。1。1导航的基本概念和发展历史

导航的意思是以设定范围内的精度，在指定的时间内将运载体指导到目的地。能够实现导航功能的仪器系统叫做导航系统。在飞机，汽车，潜艇等运载体上，导航系统是必不可少的装置。导航问题可以追溯到很久以前，中国古代的四大发明里面就有指南针这种简单的导航仪器。随着时代的进步，科学的发展，出现了很多导航仪器。下面，扼要的介绍几个常见的导航系统。

（1）陆标导航

 陆标导航是依据陆标的坐标位置和它相距船舰的长度和地理方位的关系来判定船舰的位置。陆标是海上或岸上的固定明显的标志物（可在海图上查找，如建筑物，山，灯塔等等）。因为这些陆标的位置是确定的，所以只要丈量出标志物的距离方位参数，即可用几何计算出船舰的位置。然而陆标导航受地形、气候条件的限制，限定了陆标导航只能在近海使用。

（2）天文导航

天文导航是利用天文方法观测日月星辰等天体来确定船舰的位置。天文导航是一门从古发展到至今的一门技术，因为应用的时间和经验度很丰富导致了它在导航技术中占据着重要的位置[1]。天文导航是因为船舶要在没有参考物的海洋上日夜航行的需要而发展，从以前的人工使用六分仪发展到星体跟踪器来计算出船舶的位置和航向。因为天文导航系统不需要外界设备的支持。而且该系统不向外辐射电磁波，隐蔽性好，误差不随时间积累，所以天文导航系统是自主式导航系统，但是用于船舰导航时会受到天气气候条件限制。

（3）无线电导航

无线电导航系统是按照无线电电波的传播规律，测定船舰的位置。无线电系统的种类较多，典型的船舰无线电导航系统有罗兰A、罗兰C、奥米茄、测向仪。按定位几何原理分，有测向、测距、测距差系统。该系统不受时间，气候条件的影响，但其定位精度不高，工作范围受覆盖区域的限制。

（4）卫星导航

天文导航和无线电导航的结合物是卫星导航。卫星导航系统是通过测定船舰到导航卫星的距离、距离差等参数，并结合导航卫星的瞬时位置来确定船舰的位置。目前世界上有名且应用到军事或者民事的卫星导航系统就只有四套分别是中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的“格洛纳斯”、欧洲的“伽利略”[2]。GPS发展已经相当成熟，它能够全天候为全球用户提供精确的三维时间、位置和速度信息，但容易受电磁波的干扰。论文网