兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 240741-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0741
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张旭
收稿日期:
2024-08-28
上线日期:
2025-05-07
基金资助:
ZHANG Xu
Received:
2024-08-28
Online:
2025-05-07
摘要:
针对水下高动态航行体运动特征难以识别的问题,提出一种基于水声测量的运动参数序列估计方法。该方法通过逐点解算得到位置、速度序列,再进行函数化重构和参数辨识,消除随机误差引起的数据抖动,实现平稳、连续的序贯参数获取。在仿真分析中,模拟了边长为数百米的海底四元阵对数十米深度垂向航行过程的测量,参数估计结果的垂向精度相对于逐点解算结果明显提升,位置和速度均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别减小27.8%和47.2%。经大样本计算,参数序列估计值趋近于真值,垂向位置和速度偏差分别为0.042m和0.056m/s。水池试验结果表明,物理模型的高动态航行参数估计结果与惯性传感器数据相吻合,垂向位置和速度RMSE分别为0.024m和0.141m/s。新方法可为水下高动态航行体运动性能检验提供准确、平滑、连续的参数估计结果,在海上测试中有一定工程应用前景。
中图分类号:
张旭. 基于声学测量的水下高动态航行参数估计[J]. 兵工学报, 2025, 46(5): 240741-.
ZHANG Xu. Motion Parameter Estimation of High Dynamic Underwater Vehicle Based on Acoustic Measurement[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(5): 240741-.
x轴方向参数 | y轴方向参数 | z轴方向参数 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
a1 | b1 | c1 | d1 | a2 | b2 | c2 | d2 | a3 | b3 | c3 | d3 |
4.00 | -8.00 | 1.00 | -0.50 | -0.17 | 0.50 | -0.01 | 0.00 | -21.67 | 80.00 | -60.00 | -20.00 |
表1 模拟航行轨迹的多项式函数系数
Table 1 Polynomial function parameters of the simulated motion trajectory
x轴方向参数 | y轴方向参数 | z轴方向参数 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
a1 | b1 | c1 | d1 | a2 | b2 | c2 | d2 | a3 | b3 | c3 | d3 |
4.00 | -8.00 | 1.00 | -0.50 | -0.17 | 0.50 | -0.01 | 0.00 | -21.67 | 80.00 | -60.00 | -20.00 |
x轴方向参数 | y轴方向参数 | z轴方向参数 | |||||||||
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a1 | b1 | c1 | d1 | a2 | b2 | c2 | d2 | a3 | b3 | c3 | -d3 |
4.00 | -7.99 | 0.99 | -0.49 | -0.17 | 0.51 | -0.03 | 0.00 | -21.73 | 80.19 | 60.11 | -20.05 |
表2 基于大样本系数辨识的多项式函数系数
Table 2 Polynomial function parameters obtained by coefficient identification based on large samples
x轴方向参数 | y轴方向参数 | z轴方向参数 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
a1 | b1 | c1 | d1 | a2 | b2 | c2 | d2 | a3 | b3 | c3 | -d3 |
4.00 | -7.99 | 0.99 | -0.49 | -0.17 | 0.51 | -0.03 | 0.00 | -21.73 | 80.19 | 60.11 | -20.05 |
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