10、海洋机器人导航方法与技术综述

海洋机器人导航方法与技术综述

1. 合作导航

随着海洋机器人的日益普及，合作导航越来越受到研究关注。其核心思想是利用多个机器人来弥补水下缺乏全球定位的问题。通过使用至少一个具备 GPS 功能的自主水面航行器（ASV），对一个或多个自主水下航行器（AUV）进行距离和/或方位测量，并运用系统理论的先进方法，能够实现有效的导航解决方案。

1.1 相关研究案例

• 多车辆轨迹记录 ：Bahr 等人在 2009 年采用一组滤波器来记录多车辆轨迹。基于航位推算和滑动时间窗口内的仅距离测量，构建 AUV 轨迹的所有可能解集合，并通过最小化成本函数选择最有前景的解。
• 克服信标网络限制 ：Baker 等人在 2005 年、Baccou 等人在 2001 年开发了克服使用信标网络（如长基线系统）的方法。
• 声学测量系统 ：de la Cruz 等人在 2000 年研究了基于声学测量的系统。
• 特定架构 ：Edwards 等人在 2004 年研究了类似领导者 - 跟随者配置的架构。
• 传感器数据融合算法 ：Yao 等人在 2009 年研究了传感器数据融合算法。
• 不同估计器比较实验 ：Papadopoulos 等人在 2010 年进行了一个实验，使用一个 ASV 和一个 AUV 比较了几种估计器，即扩展卡尔曼滤波器（EKF）、粒子滤波器（PF）和非线性最