正版 自主水下航行器导航与控制技术 编者:张立川//潘光//刘增武|

第1章 自主水下航行器概述
1.1 自主水下航行器概念、分类与特点
1.2 自主水下航行器的国外发展现状
1.2.1 单一自主水下航行器的国外发展现状
1.2.2 多自主水下航行器的国外发展现状
1.3 自主水下航行器发展趋势
1.4 自主水下航行器的国内发展现状
1.4.1 单一自主水下航行器的国内发展现状
1.4.2 多自主水下航行器的国内发展现状
参考文献
第2章 自主水下航行器导航技术
2.1 地球导航模型
2.1.1 地形匹配导航
2.1.2 海洋地磁导航
2.1.3 重力导航
2.2 组合导航
2.2.1 惯性自主导航算法
2.2.2 捷联惯导系统/多普勒测速仪自主组合导航
2.2.3 航位推算/深度传感器组合
2.2.4 水面状态有源校准信息融合及容错技术
2.2.5 动基座初始对准技术
2.2.6 捷联罗经动基座初始对准与导航
2.3 声学导航算法
2.3.1 长基线定位原理及导航应用分析
2.3.2 超短基线系统导航基本原理
参考文献
第3章 自主水下航行器控制技术
3.1 自主水下航行器数学建模
3.1.1 数学坐标系
3.1.2 动力学模型
3.1.3 运动学模型
3.2 深度控制
3.3 航向控制
3.4 矢量运动控制
参考文献
第4章 水下航行器导航与控制仿真技术
4.1 常用仿真工具和仿真平台
4.1.1 CATIA
4.1.2 ANSYS
4.1.3 OpenGL
4.1.4 Multisim
4.1.5 MATLAB/Simulink
4.2 导航与控制一体化模型
4.3 Simulink模型搭建
4.3.1 坐标系和运动参数
4.3.2 Simulink模型结构
4.3.3 仿真分析
参考文献
第5章 自主水下航行器协同导航技术
5.1 协同导航
5.1.1 协同的概念
5.1.2 协同导航机理
5.1.3 协同导航系统的感知传感器
5.2 协同导航模型
5.2.1 导航概述
5.2.2 自主水下航行器协同导航运动学模型
5.2.3 自主水下水声测量模型
5.3 常规组网自主水下航行器协同导航方法
5.3.1 基于几何学的协同导航
5.3.2 基于概率学的协同导航
5.4 协同导航系统可观测性分析
5.4.1 协同导航系统介绍
5.4.2 系统导航系统可观测性分析
5.5 滤波理论
5.5.1 卡尔曼滤波算法
5.5.2 扩展卡尔曼滤波
5.5.3 无迹卡尔曼滤波
5.5.4 粒子滤波理论
参考文献
第6章 基于信息熵的协同导航算法研究
6.1 信息熵的计算和应用
6.1.1 信息熵的概念
6.1.2 信息熵的计算
6.2 信息熵在自主水下航行器协同导航中的应用
6.2.1 性能函数的理论分析
6.2.2 性能函数的仿真分析
6.3 基于信息熵的协同导航算法流程
6.3.1 信息熵在EKF中的协同导航算法流程
6.3.2 信息熵在UKF中的协同导航算法流程
6.3.3 信息熵在UPF中的协同导航算法流程
参考文献
第7章 滚动时域估计的多自主水下航行器协同定位算法研究
7.1 滚动时域估计的基本原理
7.2 卡尔曼滤波与滚动时域估计之间的关系
7.3 到达代价的计算
7.4 数值实例分析
7.5 滚动时域估计的多自主水下航行器协同定位算法
7.5.1 基于EKF的滚动时域估计协同定位算法
7.5.2 基于UKF的滚动时域估计协同定位算法
7.6 协同定位算法计算复杂度
7.6.1 计算复杂度分析
7.6.2 时域窗口长度的选择
7.6.3 系数矩阵的特殊结构
参考文献
第8章 自主水下航行器图像伺服跟踪控制技术
8.1 摄像机模型与标定
8.1.1 摄像机模型
8.1.2 摄像机标定
8.2 单目视觉识别
8.2.1 图像滤波
8.2.2 图像数学形态学处理
8.2.3 模板匹配
8.3 单目视觉测距
8.3.1 测距方法对比
8.3.2 单目测距方法
8.4 基于视觉伺服的自主水下航行器对接实验
8.4.1 坐标系定义
8.4.2 坐标系变换
8.4.3 水下航行器模型
8.4.4 远距离光源引导运动
8.5 平台功能实验
8.5.1 定深实验
8.5.2 定向实验
8.5.3 远距离光源引导实验
8.5.4 自重构实验
参考文献
第9章 基于视觉的自主水下航行器协同运动技术
9.1 基于矩形目标约束的水下视觉位姿估计方法
9.1.1 水下光信标阵列识别算法
9.1.2 基于光信标阵列的位姿估计
9.1.3 基于AR Marker的位姿估计方法
9.2 基于全驱动自主水下航行器模型的协同运动控制器设计与仿真
9.2.1 多自主水下航行器系统协同运动数学模型
9.2.2 协同运动控制器的设计
9.2.3 控制输入的求解
9.2.4 协同运动模型及控制器仿真
9.3 基于有限状态机模型的多自主水下航行器协同策略
9.3.1 自主水下航行器的运动控制算法
9.3.2 多自主水下航行器系统协同运动策略
9.3.3 基于有限状态机的协同策略实现
参考文献
第10章 多自主水下航行器协同运动水池试验
10.1 试验自主水下航行器平台介绍
10.2 视觉位姿估计试验
10.3 自主水下航行器操纵性能试验
10.4 多自主水下航行器协同运动试验
参考文献

张立川：西北工业航海学院兵器科学与技术博士，悉尼博士后，副教授，水下无人运载技术工信部重点实验室副主任。 
 
潘光：西北工业航海学院院长，长江学者。入选教育部“新世纪人才支持计划”，陕西省青年科技奖获得者，科学中国人2011年度人物，现任高速水洞实验室主任，水下航行器研究所副所长，教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队和国防科工委“国防科技创新团队”骨干成员。近年主持国家自然科学基金、军口863计划、国防基础研究、总装预研等项目20余项，作为核心成员承担总装型号等项目10项，先后担任两型总装重点型号的总体系统主任设计师和总师助理。 
 
刘增武：大连测控技术研究所副总，研究员，中国海洋学会军事海洋专业委员会常务理事。 

本书是“深远海工程装备与高技术丛书”之一，重点介绍自主水下航行器导航与控制技术。
本书共分10章。第1章对自主水下航行器进行概要介绍；第2章介绍自主水下航行器导航技术；第3章介绍自主水下航行器控制技术；第4章介绍水下航行器导航与控制仿真技术；第5章介绍自主水下航行器协同导航技术；第6章介绍基于信息熵的协同导航算法；第7章介绍滚动时域估计的多自主水下航行器协同定位算法；第8章介绍自主水下航行器图像伺服跟踪控制技术；第9章介绍基于视觉的自主水下航行器协同运动技术；第10章介绍多自主水下航行器协同运动水池试验，并结合西北工业大学张立川团队研发的3条雷体自主水下航行器进行水池试验。
张立川团队长期从事自主水下航行器的设计开发，编写过程中结合工程实践经验，力图通过本书全面介绍自主水下航行器导航与控制技术包括水下航行器数学建模、水下自主导航技术、水下航行器控制方法、水下航行器导航与控制仿真等相关领域的前沿知识，反映当前技术水平的最新发展。
本书可供海洋工程研究人员和技术人员，以及高等院校船舶与海洋工程自动化及相关专业的师生阅读参考。

"近年来，随着技术的提升以及战略发展的需要，世界各国对资源的开发利用逐渐向着陆地以外更广阔的海洋拓展。作为二十一世纪拥有发展潜力的领域，海洋探索正在被越来越多的国家纳入重点发展规划。因此，发展海洋技术在国家发展中有十分现实而深远的意义。 自主水下航行器作为海洋工程装备的重要工具，越来越受到各行各业的关注，在海洋研究、生态监测、军事侦察等领域有着重要而广泛的应用。 本书作者长期从事自主水下航行器的设计开发，结合工程实践经验编写本书，力图通过本书将自主水下航行器导航与控制技术包括水下航行器数学建模、水下自航技术、水下航行器控制方法、水下航行器导航与控制仿真等相关知识，反应当前技术水平的发展。 "