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AUV纯方位目标跟踪轨迹优化方法
  • ISSN号:1002-0446
  • 期刊名称:《机器人》
  • 时间:0
  • 分类:TP29[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中国科学院沈阳自动化研究所机器大学国家重点实验室,辽宁省沈阳110016, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61273334);辽宁省自然科学基金资助项目(2011010025-401);中国科学院知识创新工程重大项目(YYYJ-0917).
中文摘要:

为了进一步提高自主水下机器人(AUV)纯方位目标跟踪能力,从AUV轨迹优化方面进行了研究.采用基于距离的分段轨迹优化方法:在跟踪目标的初始阶段以定位的位置误差GDOP(geometrical dilution of precision)作为优化对象,以期在定位跟踪的各个时刻能得到最优的定位精度;针对目标运动要素(位置、速度、航向等)估计趋于收敛的情况,提出了一种基于短期预测的轨迹优化方法,AUV根据物理条件限制预测双方短期状态,计算能够反映跟踪态势特征的收益函数,根据收益函数对自身某状态进行评估,估算出自身各个预测状态的综合收益后,选出综合收益最大的那个状态作为短期目标,执行能到达该状态的行为.目标运动要素估计中使用扩展卡尔曼滤波(EKF).最后,将该轨迹优化方法与基于GDOP的轨迹优化进行仿真对比,结果表明该方法能够实现AUV与目标较快汇合.

英文摘要:

In order to enhance the AUV (autonomous underwater vehicle) capability in bearings-only target tracking, the AUV trajectory optimization needs to be studied. A piecewise trajectory optimization method based on distance is proposed. In the initial phase of target tracking, GDOP (geometrical dilution of precision) matrix of positioning errors is taken as the objective function in optimization, in order to achieve optimal positioning precision at each time. Then, an AUV trajectory optimization method based on short-term prediction is proposed for the cases that the estimation of target navigation parameters (position, velocity and heading) converges. AUV predicts its own and the target's possible future states according to physical limits, and calculates its every state income according to the characteristics of the tracking trend. Based on the income, one of its own states is evaluated, and the consolidated income of every prediction state is estimated. At last, a proper state with the maximum consolidated income is chosen as its shot-term target, and the action leading to the target is executed. The extended Kalman filter algorithm is used to estimate the navigation parameters of the target. Finally, the proposed method and the GDOP based trajectory optimization method are compared through simulation, and the result shows that the AUV using the proposed method can capture the target as soon as possible.

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期刊信息
  • 《机器人》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院沈阳自动化研究所
  • 主编:王越超
  • 地址:沈阳市南塔街114号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:jqr@sia.ac.cn
  • 电话:024-23970050
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-0446
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1137/TP
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊(2000年)
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11997