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越来越多的人认识到利用智能机器来探索人类未知领域尤其是深海大洋的重要性,寻找人类需要的能源、矿产以及生物资源等。水下滑翔机作为一种较廉价的水下探测传感器搭载平台,具有航程大(可以达到上千公里)、下潜深(几千米)、航行时间长(一年)等特点,对于深海探测有着一定的优势。 本文中研究的水下滑翔机是通过调节自身浮力大小和重心位置来实现运动的,本文研究的目标是搭建较高精度的低成本水下导航定位系统,为深海大洋的开发探测提供技术支持。通过加强导航定位系统功能,能够满足科研对水下滑翔机这一探测搭载平台的要求,通过搭载的传感器对预定海域进行数据采集,由定位系统对采集的数据提供较准确的位置信息。 论文中讨论的导航系统是建立在水下滑翔机的运动规律基础上的,即在不考虑外力的情况下,当水下滑翔机仅依靠自身浮力调节运动时,运动轨迹为锯齿形。文中通过简化水下滑翔机运动环境,研究了利用低成本的组合导航系统来实现水下滑翔机对定位导航的要求。 在本课题中,通过对水下导航定位理论的深入研究,采用组合导航系统设计了一种适合水下滑翔机的组合导航定位系统。在水面上时,利用GPS提供整体系统需要的位置坐标信息,同时完成对数据处理系统的校正和初始化;在水下运动时,根据在文中提出的系统数学模型,由电子罗盘和深度传感器提供航行器的运动姿态信息,结合信息融合理论,采用了卡尔曼滤波器来实现水下滑翔机在水下的航位推算,提出了应用于系统的算法,设计了应用于水下滑翔机的航位推算系统,在实验室搭建的试验平台上作了相关验证,并对系统进行了初步的误差分析,实验结果表明,针对文中设计的定位导航系统,该算法可以有效的减小系统在水下的定位误差。