5、海洋机器人导航：概念、数据结构与研究贡献

海洋机器人导航：概念、数据结构与研究贡献

1. 海洋机器人导航项目简介

在海洋机器人相关研究中，项目涉及多种任务场景。机器人通过声学通信交换信息，还能改变队形以避开虚拟障碍物。在最终试验里，可接近垂直悬崖壁并收集创建所需地图的数据。

1.1 项目研究内容

• 潜水员监督导航系统 ：为监督人类潜水员，开发了由三个水面机器人组成的导航系统。基于GIB原理进行改进，开发了两种新的测量模型。在MATLAB环境下创建了广泛的模拟环境，包括参与对象的模拟、通信过程模拟、任务规划工具、估计过程执行以及结果可视化。对两种测量建模方法进行了模拟测试，选择更优的方法进行实际试验，相关成果已在IFAC会议上发表。
• 合作导航概念 ：在MORPH项目中，研究了一种合作导航概念，即一个水面机器人和两个水下机器人需沿预规划路径紧密编队移动。对参与车辆和通信过程进行建模，创建了用于车辆移动、通信模拟以及距离和方位测量的模拟环境。最初使用扩展卡尔曼滤波器进行非线性估计未取得理想结果，后开发并实现了带有线性化伪测量的线性卡尔曼滤波器，成功解决了收敛问题。该滤波器在MORPH软件环境的HIL模拟中得到验证，研究成果发表在相关期刊上。此外，还对伪线性滤波器进行改进，测试了无迹卡尔曼滤波器，相关工作由学生在作者指导下完成，并在IFAC会议上发表。

1.2 最优传感器放置研究

• 最优范围计算 ：受相关文献启发，在CONMAR项目中研究了水下目标与具有测距能力的水面船只之间的最优范围。采用基于最大似然函数和