为解决自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的精确导航与探测问题,采用同时定位与制图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)算法为核心,根据捷联式惯性导航设备(SINS)与AUV声呐组合的数据信息,采用扩展卡尔曼滤波器(EKF),研究一种基于惯性传感器与声呐的AUV定位与地图构建算法,对水下环境的EKF-SLAM算法进行仿真试验验证。仿真结果表明,经2次探测后,AUV定位精度获得较大提高,能够较好地完成AUV的水下导航、定位与探测任务。
To realize the precise navigation and detection for Autonomous Underwater Vehicle(AUV), simultaneous localization and mapping (SLAM) algorithm is carried out as the core in this paper, using the extended Kalman filter (EKF) combined strapdown inertial navigation equipment (SINS) to provide data with sonar navigation, Research on a kind of inertial sensor and sonar underwater robot localization and map building algorithm--EKF-SLAM algorithm is proposed based on the simulation and implementation of the algorithm. The results show that the algorithm can improve the location precision by the second measurement and accomplish the mission of navigation, location and detection for UAV.
2018,40(6): 124-127 收稿日期:2017-12-28
DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2018.06.026
分类号:TP24
基金项目:国家自然科学基金资助项目(61473306);航空基金资助项目(20135184007)
作者简介:潘爽(1981-),女,博士,讲师,研究方向为导航制导与控制
参考文献:
[1] 刘明雍, 赵涛, 周良荣. SLAM算法在AUV中的应用进展[J]. 鱼雷技术, 2010, 18(1):41-48.
[2] 张恒, 樊晓平. 移动机器人同步定位与地图构建过程中的轨迹规划研究[J]. 机器人. 2006, 28(3):285-290.
[3] FREDRIK O. Comparison of kalman filter estimation approaches for state space models with nonlinear measurements[C]//Proceedings of Scandinavian Conference on Simulation and Modeling, SIMS, 2005.
[4] 曹军, 曾碧, 何元烈. 基于路标观测的改进EKF-SLAM算法[J]. 自动化与信息工程, 2014, 35(1):21-31.
[5] 黄鲁粤. 基于惯性传感器与声纳的水下机器人定位与地图构建[D]. 青岛:中国海洋大学, 2010.
[6] 秦永元, 张洪钺, 汪叔华. 卡尔曼滤波与组合导航原理[M]. 西安:西北工业大学出版社, 2012. 198-211.
[7] WEBB T, PRAZENICA R, KURDIAL A, et al. Vision based state estimation for autonomous micro air vehicles[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2007, 30(3):816-826.
[8] 蔡自兴, 贺汉根, 陈虹. 未知环境中移动机器人导航控制理论与方法[M]. 北京:科学出版社, 2009.
[9] 王希彬. 无人机视觉同时定位与地图构建技术[D]. 烟台:海军航空工程学院, 2012.
[10] 王永清. 同时定位与地图创建中的数据关联技术研究[D]. 青岛:中国海洋大学, 2007.
[11] 张碧丛, 李琳. 马氏距离在移动机器人导航中的应用[J]. 机械设计与制造, 2012, 5(6):59-63.