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由于水下环境的非结构性、复杂性、不稳定性等特点，使得水下导航比较困难。惯性导航系统是实现水下导航的一种重要方法，但惯性导航存在累计误差，为了修正惯性导航的累积误差，提高导航精度，本文将飞机、导弹等所使用的地形辅助导航系统，应用到水下航行器上，成功地满足了自主水下航行器的导航需求。主要研究内容包括： 一、总结分析了当前水下导航的常用方法和不足之处，指出基于航位推算的导航方法，存在着最大的问题就是导航误差的积累问题，如果没有修正系统，这种方法很难满足使用要求；其次指出基于声学的导航方法，造价昂贵，导航范围有限，难以满足自主水下航行器大范围导航的需求； 二、总结了当前水下地形辅助导航的主要技术路线，一是基于地形高程的匹配方法，这是当前研究的重点；二是基于地形图像的匹配方法，由于缺乏良好的图像传感器，和可用的海底图像地图，目前这种方法还有待研究发展； 三、将两种地形高程匹配的常用方法应用到自主水下航行器上：以相关算法为前提的地形轮廓匹配(TERCOM)方法和以卡尔曼滤波为基础的桑迪亚惯性地形辅助导航(SITAN)方法，前者算法简单可靠，但是导航精度不高，后者虽然精度比较高，但存在着算法较为复杂、有可能发散和出现奇异值等问题。 四、在以上研究的基础上提出了几种改进的新方法，以提高导航的精度和可靠性。①采用并行SITAN方法来提高导航精度，并克服奇异值问题；②提出了TERCOM+SITAN方法，综合利用两者的优点，在保持SITAN导航精度的前提下，有效地克服了SITAN的两个缺点；③提出了一种基于连续蒙特卡洛滤波(常被称为Particle Filter)的地形匹配算法(PFTAN)，有效地克服了利用SITAN时由于地形随机线性化带来的误差，使导航精度有较大的提高；④提出了TERCOM作为监视器的地形辅助导航思想，并将其应用到连续蒙特卡洛方法上，较大地增加了系统的可靠性和精度。