30、自主水下航行器的被动定位技术解析

最新推荐文章于 2025-10-02 15:11:00 发布
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分类专栏： 应用技术前沿探析 文章标签： 自主水下航行器 AUV 被动定位
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自主水下航行器的被动定位技术解析

在水下航行领域，自主水下航行器（AUV）正逐渐崭露头角。如今，小型且经济实惠的水下航行器——微型AUV已成为现实。不过，现有的AUV面临着诸多挑战，如位置不确定性、有限且嘈杂的通信以及有限的自主运行时间等。本文聚焦于AUV的水下定位问题，提出了一种被动定位的替代方案，即不依赖额外声源，仅利用AUV自身发出的声音来确定其位置，这在军事和国防应用中具有重要意义。

1. AUV定位基础
  • 声学信号优势 ：声学信号在水下定位中具有独特优势。在20°C的水中，声速约为1480m/s，且低频下声功率的吸收较小，使得水成为声波的良好导体。声音在水中传播时，其强度会随距离呈指数衰减。基于这些特性，我们可以运用三边测量技术来确定水下声源的位置。
  • 常见三边测量技术
    • RSSI（接收信号强度指示） ：通过测量已知位置水听器接收到的信号强度，由于信号强度会随传播距离衰减，因此可以将每个声源的距离建模为接收强度的函数。但该技术受多径干扰、路径损耗、多普勒失真等因素影响，难以精确建模。在被动定位中，AUV发出的声音强度不稳定，需要更多水听器来求解线性方程组。不过，它的优点是不需要AUV和音频接收器之间进行时间同步。
    • ToA（到达时间） ：需要严格的时间同步，即声音发射器和接收器之间的时间必须精确一致，因此在本文的被动定位方案中不考虑该技术。
    • TDoA（到达时间差） ：通过测量每对接收信号
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3、水下传感器网络定位技术解析
arduino9maker的博客
09-07 38
本文深入解析了水下传感器网络的定位技术，针对水下环境中GPS失效、时钟不同步、节点移动和高传播延迟等挑战，提出了一种基于AUVs辅助的异步定位方案。通过设计包含AUVs、主动与被动传感器节点的网络架构，结合无需时钟同步的定位流程和移动预测算法，有效提升了定位精度。文章还引入接收信号强度（RSS）进行恶意锚节点检测，并采用差分隐私策略保护节点位置信息。为进一步优化定位性能，提出了基于深度强化学习的估计器训练方法。最后，展望了未来在网络架构、通信协议和优化算法等方面的研究方向，为水下定位技术的发展提供了系统性解
5、水下传感器网络异步定位技术解析
arduino9maker的博客
09-09 43
本文深入解析了移动水下传感器网络（USNs）中的异步定位技术，通过模拟分析对比了同步与异步定位算法的性能差异，提出了一种基于共识无迹卡尔曼滤波（UKF）的异步定位方法。该方法有效克服了时钟异步、分层传播效应和强噪声测量等挑战，具备高定位精度、短计算时间和良好移动适应性。文章详细阐述了定位流程，包括时间戳收集与共识定位阶段，并展示了在不同场景下的仿真结果，验证了所提算法的优越性。最后探讨了其在海洋监测、资源勘探等领域的应用前景及面临的声学通信、环境复杂性和能量管理挑战。
10、基于强化学习的水下传感器网络异步定位技术解析
arduino9maker的博客
09-14 32
本文提出了一种基于强化学习的水下传感器网络异步定位技术，通过引入AUV辅助定位协议，结合射线补偿与运动补偿策略，有效提升了定位精度。文章详细分析了算法的计算复杂度，并通过仿真实验验证了其在抗周期性噪声干扰下的全局优化能力。与忽略时钟偏移、分层效应或未进行运动补偿的算法对比，该方法在动态水下环境中表现出更优的定位性能。实验结果表明，主动与被动传感器节点及AUV的定位误差接近克拉美-罗下界，且实际测试中定位任务可有效完成，证明了该技术在复杂水下场景中的可行性与优越性。
13、水下无线传感器网络安全技术解析
ol789012的博客
09-19 48
本文深入解析了水下无线传感器网络（UWSN）的安全技术，涵盖其网络架构、水下声学环境挑战、主要威胁与攻击类型（如窃听、干扰、重放、拒绝服务等），并系统阐述了UWSN的安全目标，包括保密性、完整性、认证和可用性。文章进一步介绍了多种安全防护技术，如入侵检测、加密、信任值管理、位置信息保护、时间同步和路由安全，并分析了各类技术的适用场景与局限性。通过案例分析与未来展望，强调了技术创新、跨领域融合与标准化在提升UWSN安全性中的关键作用，为相关研究与应用提供了全面参考。
1、水下传感器网络定位技术解析
arduino9maker的博客
09-05 60
本文深入探讨了水下传感器网络（USNs）中的定位技术，分析了传统无线传感器网络的三类主要定位方法——基于到达角（AOA）、距离相关测量（如TOA/TDOA）和接收信号强度（RSS）的原理及其优缺点。针对USNs特有的异步时钟、节点移动性、分层效应和有限带宽等挑战，文章系统阐述了多种改进定位方案，包括考虑运动与时间误差的迭代优化方法、基于共识的无迹卡尔曼滤波（UKF）算法、适用于弱通信环境的强化学习（RL）定位策略，以及具备隐私保护能力的异步定位协议。最后展望了空天地海一体化网络、集成化定位协议和基于学习的优
4、水下传感器网络异步定位技术解析
arduino9maker的博客
09-08 46
本文详细介绍了一种适用于水下传感器网络的异步定位技术，通过AUVs与传感器节点的移动性预测、消除时钟偏移影响的时间差建模，构建并求解定位优化问题。采用迭代最小二乘法进行位置估计，并分析了算法的收敛性与Cramér-Rao下界（CRLB），从理论上给出了定位误差的下限。仿真结果验证了该方法在复杂水下环境中的有效性与鲁棒性，适用于海洋环境监测、水下目标跟踪等应用场景，具有较高的定位精度和应用前景。
9、基于强化学习的水下传感器网络定位技术解析
arduino9maker的博客
09-13 27
本文详细解析了基于强化学习的水下传感器网络定位技术，涵盖AUV、有源和无源传感器节点的定位算法。通过近似动态规划方法构建优化模型，利用值迭代与神经网络逼近成本函数和策略，实现高精度定位。文章还提供了性能分析，包括CRLB理论界、收敛性证明与计算复杂度评估，并讨论了实际应用中的关键因素及未来发展趋势，如多传感器融合、分布式算法与深度学习结合等，为水下定位系统的设计与优化提供了坚实的理论基础和技术路径。
无人船信号探测与对接技术解析！
YUNZHUO666的博客
03-27 1232
主动声呐：发射声波并接收反射信号，用于水下地形测绘（多波束声呐）、目标识别（如障被动声呐：监听环境声波，用于监测水下噪声源（如船舶、海洋生物）。结合GPS/北斗（定位）、IMU（惯性导航）、DVL（多普勒测速仪）实现高精度定位（厘米级误差）。水声通信（Acoustic Modem）：传输速率低（kbps级），但水下穿透距离远（千米级）。可见光/红外摄像头：用于水面目标识别（如浮标、其他船只）及环境监测（油污、藻类）。关键数据（如海底地形、异常事件）上传至云端进行深度分析（如AI训练、大数据比对）。
77、软件定义的全球导航卫星系统与弹性导航技术解析
pink的博客
10-02 33
本文深入解析了软件定义的全球导航卫星系统与弹性导航技术，涵盖双频弹性PNT架构、软件定义双频GNSS原理、惯性导航与IMU处理算法、多源PNT集成框架（CFZR/EKF）以及相对导航（RELNAV）机制。文章总结了各项技术的优势与应用场景，分析了信号干扰、传感器误差等挑战及应对策略，并展望了融合AI、量子技术与多传感器的未来发展趋势，为航空航天、海洋航行、自动驾驶等领域提供高精度、高可靠性的导航解决方案。
无线传感器网络与水下传感器网络定位技术解析
### 无线传感器网络与水下传感器网络定位技术解析 #### 无线传感器网络覆盖空洞维护 在无线传感器网络（WSN）中，覆盖空洞问题是影响网络有效性的关键因素。覆盖空洞指的是覆盖区域中未被监测的部分，可能由传感器...
live-player组件使用技巧[代码]
11-24
本文详细介绍了在小程序中使用live-player组件实现直播流播放的各种操作技巧，包括全屏切换、播放暂停、静音外放等功能。作者首先明确了live-player组件的基本属性和方法，然后通过UI图和代码演示展示了如何自定义操作栏，实现播放控制。文章还提供了完整的HTML、Script和CSS代码示例，帮助开发者快速掌握live-player组件的使用。最后，作者总结了实现过程中的关键点，并鼓励读者点赞、收藏加关注。
Aegisub特效字幕插件教程[代码]
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本文详细介绍了Aegisub特效字幕制作中常用的插件使用方法，包括渐变插件和抖动插件的安装与操作步骤。渐变插件支持水平渐变和垂直渐变，可调整填充色、边缘描边等效果；抖动插件则能实现字幕的随机抖动或手动选择抖动，支持x轴、y轴或同时抖动。文章还提供了插件的下载链接，帮助用户快速上手制作动态字幕效果。
Golang开发Android应用[可运行源码]
11-24
本文介绍了如何使用Golang开发Android应用的基本环境配置。文章首先探讨了Golang与Android的关系，指出Golang可以编译成Android的可执行文件和动态库，适合用于编写运行库、后台服务或工具程序。接着，作者提供了一个简单的Golang代码示例，展示了如何用Golang编写Android应用。随后，详细讲解了在Windows 7/10 64位系统上配置Golang编译环境和Android NDK编译器的步骤，包括下载NDK、设置环境变量等。最后，文章还提到了命令行环境设置和编译过程，并提供了测试编译的步骤。整个配置过程虽然复杂，但通过本文的指导，读者可以顺利完成环境搭建，开始用Golang开发Android应用。
基于Simscape的纯电动汽车电机冷却系统建模与分析
11-24
本资源提供MATLAB多个发行版本（2014/2019a/2024a）的技术支持，并配套完整的案例数据集，确保程序可直接执行。代码架构采用模块化设计理念，具备以下技术特性：参数变量均通过独立配置模块实现灵活调整；程序逻辑采用分层结构，确保执行流程清晰可溯；关键算法段均配有标准化注释说明。本资源适用于计算机科学、电子信息技术、应用数学等专业的课程实践、综合课题研究及学位论文开发等学术场景。 资源来源于网络分享，仅用于学习交流使用，请勿用于商业，如有侵权请联系我删除！
LUA loadstring用法[项目代码]
最新发布
11-24
本文详细介绍了LUA脚本中loadstring函数的用法，包括基本用法和复杂用法。基本用法如`assert(loadstring(script))()`，用于加载和运行给定的字符串。复杂用法展示了如何动态加载字符串并执行，结果可以是table或方法。例如，动态加载字符串生成table后，可以通过索引访问其中的数据；动态加载字符串生成方法后，可以直接调用该方法并输出结果。这些示例帮助开发者更好地理解和使用loadstring函数。
html5游戏源码挠痒痒
11-24
html5游戏源码挠痒痒
编码问题数据集-Coding Questions Dataset
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该 CSV 文件包含一个结构化数据集，包含 616 个编程问题，旨在用于教育、研究和人工智能开发。每个条目包含每个题 title: Question title description: Detailed problem description difficulty_level: Difficulty level (e.g., Easy, Medium, Hard) created_at: Timestamp of creation updated_at: Timestamp of last update examples: Example inputs and outputs in JSON format constraints: Problem constraints in JSON format test_cases: Test inputs and expected outputs in JSON format id 每个问题的唯一标识符 title 题目标题 description 详细问题描述 difficulty_level 难度等级（例如：简单、中等、困难） created_at 创作时间戳 updated_at 最后更新的时间戳 examples JSON 格式的示例输入和输出 constraints JSON 格式中的问题约束 test_cases 测试输入和预期输出的JSON格式
SQL Server 2019安装指南[代码]
11-24
本文详细介绍了SQL Server 2019的下载及安装步骤，包括如何选择版本、设置安装选项、配置实例和混合模式密码等关键操作。同时，文章还提供了SQL Server Management Studio (SSMS)的安装教程，指导用户如何下载、安装并连接到SQL Server数据库。内容涵盖了从初始下载到最终使用的完整流程，适合需要安装SQL Server 2019的用户参考。
多自主水下航行器协同定位系统可观测度分析
在水下环境中，自主航行器的精确定位对于海洋探索、军事任务以及环境监测等具有重要意义。传统的单个航行器定位可能受到信号干扰、覆盖范围限制等因素影响，而通过多个航行器协同工作，可以提高定位的准确性和可靠性...
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