8、基于滑模的单自主水下航行器联合定位与跟踪研究

基于滑模的单自主水下航行器联合定位与跟踪研究

1. 仿真研究

为验证相关算法的有效性，进行了一系列仿真研究。参考轨迹设定为 $X_{1r} = [1 + 2 \sin(0.1t), 1 + 0.1t, -1]^T$，其中 $t \in [0, \ldots, 10s]$。

1.1 异步时钟下的AUV自定位

首先研究异步定位算法的有效性。将AUV的实际时钟偏移和时钟斜率分别设置为 $\alpha_{AUV} = 1.05$ 和 $\beta_{AUV} = 0.02$。
- 轨迹展示 ：AUV的实际轨迹和定位轨迹如图所示，能清晰看到两者的关系。
- 误差分析 ：X轴和Y轴的定位误差在图中呈现，由于测量噪声的影响，误差被限制在一个较小的区间内。
- 时钟参数估计 ：估计的时钟偏移和斜率也有相应展示，说明AUV的定位任务能够实现。

1.2 与异步定位算法的比较

• 不同算法对比 ：在某些文献中考虑的异步时钟模型 $T = t + \beta_{AUV}$ 未考虑时钟斜率 $\alpha_{AUV}$，这种简化会增加同步误差。
  • 无时钟斜率情况 ：当 $\alpha_{AUV} = 1$ 时，两种方法都能实现定位任务。
  • 有时钟斜率情况 ：当 $\alpha_{AUV} = 1.00029$ 时，时钟斜率严重影响定位精度，