水下机器人多普勒测速声纳系统仿真

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仿真技术是一门综合性技术,具有可靠、可重复、安全、经济、不受气候条件和场地、空间限制等优点,它与人类生活密切相关。仿真技术是缩短研制周期、提高研制质量和减少经费的有力手段。本文建立了水下机器人的多普勒测速声纳仿真系统。 建立集成仿真器对于智能水下机器人的开发和研究是十分必要的,集成仿真器模拟整个海洋环境,对机器人的控制信号作出响应并产生传感器信息,使机器人在虚拟的海洋环境中自主导航、自主规划。在这个仿真器中两部分是非常重要的:一个是水动力仿真;一个是传感器仿真。水动力仿真这一部分是仿真器设计的最关键部分,仿真器的效果主要由它来决定。水下机器人的工作环境是在水面以下,声纳是其主要的传感器。水下机器人主要依据声纳传感器获取海洋环境和自身的信息,自主规划模块依据声纳传感器信息发出下一个控制指令。 本文开发的声纳仿真系统就是这个集成仿真器中很重要的一部分,针对水下机器人上安装的新型多普勒测速声纳(DVL,Doppler Velocity Log),参阅国内外现有的水声建模和声纳信号处理相关资料,分析多普勒测速误差来源,通过多普勒测速声纳分层建模,模拟各种海洋环境下水下机器人自身的速度,生成导航信号,验证控制算法和自主规划模块的性能,进一步完善集成仿真器。 系统仿真表明,本文所设计的多普勒声纳仿真系统满足系统实时性能的要求,为控制调试提供了方便,实现了用户与该仿真环境直接进行自然交互。
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