自治水下机器人的研发现状与展望_李晔
基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究
基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究
水下机器人的研究和发展一直是科技界关注的焦点之一。随着科技水平的不断提高和新技术的不断涌现，人们对水下机器人的期望也越来越高。近年来，随着仿生机器鱼技术的发展，水下机器人领域迎来了一次新的变革。
一、仿生机器鱼技术的原理及应用
仿生机器鱼研究的原理是基于鱼类的生物学特性，将其应用于机器人的设计和制造中。仿生机器鱼能够根据自己的运动状态、环境变化等因素进行相应的调整和控制，从而达到一定的适应性、灵活性和智能化。
仿生机器鱼技术的应用领域非常广泛，包括水下探测、海洋环境监测、水下作业、深海勘探等方面。与传统的水下机器人相比，仿生机器鱼具有更好的机动性、航行性和自适应性，能够在复杂的海底环境中执行各种任务。
二、水下机器人的研究现状及发展趋势
当前，水下机器人在海洋勘探、海洋科学研究、海底资源开发等领域得到了广泛的应用。在这些领域中，水下机器人需要具备高精度、高效率、高可靠性等特点，能够完成各种复杂的任务。
针对这些需求，科技界开展了大量的研究工作，涉及到机器人的机械结构、智能控制、材料制备等多个方面。同时，仿生机器鱼技术的不断发展为水下机器人的研究提供了一种全新的思路和方法。
未来，水下机器人将会越来越普及和应用，随着人工智能、物联网等新技术的发展，水下机器人将具备更高的智能化和自主性，能够在更多的领域中发挥出更大的作用。
三、基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究案例
近年来，国内外的许多研究机构和企业都在开展基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究工作。以下是几个典型的研究案例：
1. 「北京航空航天大学仿生机器人实验室」的仿生机器鱼
北京航空航天大学仿生机器人实验室研制的仿生机器鱼外形逼真，能够实现自主控制、路径规划和障碍物避免等功能。该机器鱼的研发对于提高水下机器人的智能性和机动性具有重要意义。
2. 日本东京大学研究组的多关节仿生机器鱼
东京大学研究组设计的多关节仿生机器鱼由多个模块组成，能够实现自主航行、鱼群协作等功能。该机器鱼具有轻量化、精度高、能量利用率高等优点，被认为是未来水下机器人的发展方向之一。
2024年水下机器人ROV市场需求分析
水下机器人ROV市场需求分析
引言
水下机器人（Remotely Operated Vehicle, ROV）是一种通过远程操作完成各种水下任务的机器人。随着人类对水下资源的需求和探索的增加，ROV市场的需求也在不断增长。本文将对水下机器人ROV市场的需求进行分析。
1. ROV市场概述
ROV市场是一个快速发展且潜力巨大的领域。ROV在海洋科研、油气勘探、海底资源开发、海底维修及救援等方面都有着广泛的应用。随着全球海洋经济的发展，ROV市场的需求持续增长。
2. ROV市场需求分析
2.1 市场需求驱动因素
• 海洋资源开发需求：随着陆地资源逐渐枯竭，人们越来越重视海洋资源的开发。ROV作为海洋资源勘探和开发的重要工具，受益于这一市场需求。
• 海底能源开发需求：海洋能源的开发利用是未来能源发展的重要方向之一。ROV在海底油气勘探、海洋风能开发等方面的应用需求日益增长。 • 海洋科研需求：水下机器人在海洋科学研究中扮演着重要角色，具有探测海底地形、采集海洋生物样本、监测海洋环境等功能，满足了海洋科学家的需求。
• 海底救援需求：随着深海潜水和海底工作的增加，对于海底救援和紧急维修的需求也在增加。ROV具有可靠的机械臂和操控系统，能够在海底进行救援和维修工作。
2.2 市场需求细分
根据应用领域的不同需求，ROV市场可以进行如下细分： - 海洋科研领域需求：包括水下地形测绘、水下生物样本采集、海洋环境监测等。 - 油气勘探领域需求：包括海底油气勘探、海洋平台维护等。 - 海底资源开发领域需求：包括海底矿产资源开发、海底管道铺设等。 - 海底救援领域需求：包括海底救援、海底紧急维修等。
2.3 市场需求前景
随着全球海洋资源的不断被开发和利用，ROV市场的需求前景非常广阔。尤其是在油气勘探、海底资源开发和救援领域，ROV将扮演越来越重要的角色。同时，ROV的技术不断创新和提升，使得ROV的应用范围和市场需求不断扩大。
水下机器人技术的研究与开发
水下机器人技术的研究与开发
随着科技的迅猛发展和工业的高速发展，甚至连对海洋资源的需求与利用也日益增长。尽管人类已经开始大规模地利用海洋资源，但是作为一个被探索程度非常有限的领域，海洋深处还是充满神秘。水下潜行器与水下机器人技术的研究及应用，大大地丰富和拓宽了我们对海洋的认知。
一、水下机器人技术的发展历程
最早的机器人起源于上世纪50年代的美国。最初的机器人分为指令式机器人和自主式机器人。指令式机器人又分为有线机器人和无线机器人。因为大多需要人们操纵，不就无法广泛应用，所以它不能满足人们对机器人的要求，因此，自主式机器人逐渐获得了青睐。 1971年，MIT AUV公司成功地研制出了名为“Manatee”的水下机器人，它可以搭载传感器与微机以实时通信和掌控。
二、水下机器人现状
随着科技的不断发展，水下机器人技术逐渐成熟，水下机器人市场也逐渐走上发展的快车道，并广泛应用于军事、科研、开采等领域,迎来了飞速发展的局面。
1、应用于科研领域。水下机器人被广泛运用于海洋生物、海洋地质等领域的研究。例如“ALVIN Ⅱ”水下机器人，它可以进行3000米的深度作业，实现人们无法到达的深海资源开采、深海勘测、极端环境等许多领域的开发利用，使我们对海洋有了更为深入的了解。
2、应用于商业领域。2016年底，我国华能集团与中国科学院合作完成了一艘新型水下维修船——海底机器人，该船采用了一项名为ATM（聚氨酯）技术，在船舶维修中更加节能省时且成本低廉。得益于华能集团的大力推广，这种船得以在黄海的火电厂和天津港口等地大规模应用。
3、应用于军事领域。水下机器人的作用不仅仅局限于商业领域和科研领域。水下机器人成功地应用于军事领域，在智能化、自主化等方面得到了广泛的应用。比如，“海翼”水下机器人，它的应用包括打捞、侦察、导航等一系列工作，同时，作为一项先进的“准靶”技术，现在已经被美国直接利用于核武器研发与制造上。
三、水下机器人的未来
无缆自治水下机器人
无缆自治水下机器人（AUV）研究现状
摘要：从上世纪90年代中期以来，自主式水下航行器(AUV)在海洋科学调查以及军事领域得到越来越广泛的应用。本文主要介绍了AUV的发展现状、应用以及所涉及的基本技术。
1 前言
水下机器入主要分为两大类：一类是有缆水下机器人，习惯称为遥控潜器
(Remote Operated Vehicle，简称ROY)；另一类是无缆水下机器人，习惯称为自
主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)。自治式水下机器人
是新一代水下机器人，具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点，成为
完成各种水下任务的重要工具。例如，在民用领域，可用于铺设管线、海底考察、
数据收集、钻井支援、海底施工，水下设备维护与维修等；在军用领域则可用于
侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。由于无缆水下机器人具有活动范围不受电缆
限制，隐蔽性好等优点，所以从60年代中期起，工业界和军方开始对无缆水下
机器人发生兴趣。美国华盛顿大学于1973年建成两艘“SPURV”无缆水下机器人，
随后又成功地建造了“UARS”无缆水下机器人；世界上第一艘潜深达到6000米的无缆水下机器人是法国人建造的“EPAULARD”；进入90年代，无缆水下机器人技术开始走向成熟.
我国的水下机器人研究也日趋成熟，我国中科院沈阳自动化研究所于1995
年研制CR—01型6000米自治水下机器人，标志着我国自治水下机器人的总体
水平跻身于世界先进行列，使我国成为世界上拥有这项技术和设备的少数国家之
一。2008年3月研制的6000米自治水下机器人在某些技术指标上超过了CR—
01型，CR—02型能穿透50米厚的泥层，除了深海复杂环境下的海底矿产资源
调查，CR--02型也可以应用于失事舰船调查和深海科学考察。
2 AUV的应用现状
AUV是一种理想的测量仪器平台，由于噪声辐射小，可以贴近要观测的对象(如以设定高度进行海底地形跟踪)，因而可以获取采用常规手段不能获取的高质量数据和图像。加之造价低，隐蔽性好，安全性高(无人)，使AUV正逐步成为海洋观察和探测的重要手段。
水下机器人技术现状与趋势分析
水下机器人技术现状与趋势分析
近年来，随着科技的不断发展，水下机器人技术得到了迅速发展。水下机器人是一种可以在水下自主运动，完成探测、取样、作业等任务的机器人。本文将对水下机器人技术的现状与趋势进行分析。
一、水下机器人技术现状
1、分类
水下机器人根据各种不同标准进行分类，但常见的分类方法为按功能分类和按外形分类两种。
按功能可以分为：固定式、流动式、混合式、自主式等。其中，自主式又可细分为由人操控的遥控机器人，以及能够自主工作的无人机器人。
按外形可以分为：鱼雷型、六边形、蛇形、U型等。当前，U型设计由于体积小、便于搭载设备而广泛运用。在外观外形方面，随着水下机器人的逐渐发展，外形的多样化趋势也越来越明显。
2、应用
水下机器人在石油、天然气等海洋开发领域的应用较为成熟。此外，水下机器人也在其他领域持续拓展应用，例如科学研究、海岸线勘测、水下文物的考古发掘等。 在石油开采中，水下机器人使用范围广泛。如核磁共振井下测井技术，可以准确测量井中含油含气量，提高石油勘探的效率和精度。此外，水下机器人也能够完成其它石油设备的监测，如生产平台的管线检查、海洋石油工程的监测等。
在科学研究中，水下机器人可用于海洋生物的研究、环境检测等多方面，特别是天然气水合物领域得到了广泛应用。如发现天然气水合物派生气体是否造成海洋环境的恶化等。
在考古领域中，水下机器人也凭借其强大的探测能力，为人们揭示出了众多海洋文物的秘密。例如，现在在南海已经发现了数千个考古点。
二、水下机器人技术趋势
1、智能化水下机器人
未来智能化水下机器人将成为一种趋势。在我国正在进行的“深海基地”计划中，用于海底运输和科学考察的智能化水下机器人正获取广泛关注。科学家将在大洋深处部署5G水下机器人，可以帮助科学家更好地了解大洋深处的变化。
2、水下机器人的多样性
随着水下机器人技术的推广应用，各种型号、各种形状的机器人逐渐出现。不同形状、不同尺寸的水下机器人应用也日益广泛。 3、水下机器人的性能优化
我国深海自主水下机器人的研究现状
我国深海自主水下机器人的研究现状
一、本文概述
随着科技的飞速发展，深海探索已成为人类认识地球、拓展生存空间、开发资源的重要领域。深海自主水下机器人（AUV）作为深海探索的核心装备，其技术水平直接决定了我国在深海资源开发、深海科学研究、海洋环境监测等领域的竞争力。本文旨在全面梳理我国深海自主水下机器人的研究现状，分析存在的问题和挑战，并展望未来的发展趋势，以期为推动我国深海自主水下机器人技术的进一步发展提供参考和借鉴。
本文将首先回顾深海自主水下机器人的发展历程，阐述其在我国海洋战略中的重要地位。接着，将从设计制造、导航定位、智能感知与控制等方面，详细介绍我国深海自主水下机器人的技术现状，以及在国际上的地位和影响力。在此基础上，本文将深入探讨我国在深海自主水下机器人技术研究中面临的主要问题和挑战，包括核心技术瓶颈、关键部件依赖进口、研发周期长、经费投入不足等。本文将对未来深海自主水下机器人技术的发展趋势进行展望，提出针对性的建议，以期为我国深海自主水下机器人技术的持续创新和发展提供有益的参考。 二、深海自主水下机器人技术概述
深海自主水下机器人（AUV，Autonomous Underwater Vehicle）是海洋工程技术与机器人技术相结合的产物，具有高度的自主性，能够在无人操控的情况下，独立完成复杂的海洋环境探测、海底地形测绘、海洋资源勘探等任务。我国深海自主水下机器人的研究，经过多年的积累和发展，已经取得了一系列显著的成果。
在硬件设计方面，我国的深海AUV已经具备了较高的耐压性、稳定性和续航能力。许多型号的AUV采用了先进的复合材料和轻量化设计，有效减轻了机体的重量，提高了其在深海环境中的机动性和灵活性。同时，AUV的推进系统也经过了优化设计，能够在各种复杂的海洋环境中稳定运行，保证了探测任务的顺利完成。
在软件与控制系统方面，我国的深海AUV已经实现了较高的智能化水平。通过搭载先进的导航、定位和控制系统，AUV能够自主完成路径规划、避障、目标跟踪等任务。同时，随着人工智能技术的发展，我国的深海AUV也开始应用深度学习、强化学习等算法，提高了其在复杂环境中的自适应能力和决策水平。
水下机器人技术的应用与发展趋势
水下机器人技术的应用与发展趋势
随着科技的不断发展，水下机器人技术越来越受到人们的关注和重视。水下机器人是一种能够在水下自主运行的机器人，具有深入极深海域进行科学探索、海底资源勘探和海洋环境监测等多种应用。本文将从水下机器人的定义和分类、应用领域与技术特点、市场需求和发展趋势等方面来进行探讨。
一、水下机器人的定义和分类
水下机器人是指在水下自主运行的机器人，主要由机体、传感器、控制系统等部件组成。按照不同的分类方法，水下机器人可分为不同的类型，如按照能源来源不同，可分为自主供能和非自主供能两类；按照载人与否，可分为载人和无人两类；按照工作深度不同，可分为浅水、深水和深海三类等。
二、应用领域与技术特点
水下机器人的应用领域非常广泛，主要包括海洋科学研究、海洋资源勘探、海底地质与地形研究、海洋环境监测、海底救援与搜寻等多种领域。在海洋科学研究中，水下机器人可用于收集海洋数据、自动化水样采集和水下声纳探测等方面，为科学家提供了非常优秀的研究工具；在海洋资源勘探中，水下机器人可用于石油勘探和深海矿产勘探等方面，为资源开发和研究提供了便利；在海底地质与地形研究中，水下机器人可用于对海底地形进行3D模型的生成和纷繁复杂的岩石结构进行三维成像等方面，大大提高了相关领域的研究效率；在海洋环境监测和海底救援与搜寻方面，水下机器人也具有重要的应用价值，可帮助人们对海底环境进行全方位的监测和救援搜寻等方面，非常有利于人们的生命安全保障。
水下机器人技术的主要特点包括：适应性强、夜间工作、自主运行、可编程控制、操作灵活、数据处理速度快、多模块化等。这些特点使得水下机器人更加便捷地与海洋环境进行交互和运作，大大提高了其的工作效率和工作范围。
三、市场需求和发展趋势
随着我国海洋事业的蓬勃发展，水下机器人的应用需求也越来越高。作为世界上最长的海岸线国家，我国拥有丰富的海洋资源和辽阔的海域，这些都将为水下机器人的应用提供广阔的空间。水下机器人应用市场前景非常广阔，相关领域是未来的重要发展方向。
自治水下机器人的研发现状与展望
ＲＯＢＯＴ ＴＥＣＨＮｌＱＵＥ ＡＮＯ ＡＰＰＬｌＣＡＴＩＯＮ 技术应用 栏目主持：刘远江
口李晔 常文田 孙玉山 苏玉民
哈尔滨工程大学船舶工程学院
［摘 要］本文介绍了自治水下机器人的研究意义和分类定义。对水下机器人的研究现状和国内外有代表 性的自治水下机器人型号进行了综述。讨论分析了水下机器人研究的关键技术，包括智能水平，能源问题， 导航系统，传感器系统，水下通讯技术和多水下机器人协作研究，并指出了水下机器人的未来发展方向。 ［关键词］智能水下机器人，现状，趋势 ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ
ｐｒｅｓｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ｏｖｅｒｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎ０ｌ０ｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｌｅｖｅｌ，ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， ｓｅｎｓｏｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｕｌｔｉ－ＡＵＶｓ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ，ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ，ｔｒｅｎｄ
０．引言
２１世纪是海洋的世纪，占全球７１％面积的海洋
将是下一个世纪，也是未来人类赖以生存的资源。海
洋，对于人类的发展和社会的进步将起到至关重要
的作用。在民用上，海洋蕴藏着丰富的矿物资源、海
水下机器人在水利水电工程检测中的应用现状及发展趋势
水下机器人在水利水电工程检测中的应用现状及发展趋势
摘要：随着我国水利水电工程的发展，水利水电工程检测技术水平有了很大进步。水下机器人已成为水利工程智能检测方面最具潜力的水下探测工具，具备较大的发展空间，对于水利工程除险加固和大坝日常安全管理等应用中均具备十分重要的应用价值。本文梳理了水下机器人在水利水电工程领域的典型应用场景和检测实践现状，归纳和分析了水下机器人的关键技术要点，结合技术发展，对水下机器人在水利工程领域的应用前景和发展趋势进行了展望。
关键词：水下机器人；水利水电；工程检测；应用现状；发展趋势
引言
我国是世界上水库大坝最多的国家，已建成逾十万座水库大坝。在数量众多的存量高坝大库中，一些工程由于长年运行，加之受水工建筑物的结构老化和地震等地质灾害影响，安全问题日益凸显，如坝体渗漏、混凝土裂缝和缺失、冲蚀冲坑以及地形地貌变化、金属设备腐蚀等，严重影响了工程的安全稳定运行和长期效益的发挥。由于此类工程安全隐患通常处于水面以下，排查难度较大，而大多数水库大坝不具备放空条件，因此针对该类工程问题的水下安全隐患探查是一个急需解决的工程问题。
1研究背景
长期以来，水下检测工作主要采用潜水员作为水下移动载体，通过潜水员人工作业经验或者手持水下检测设备来完成，如水下摄像监视机等。通过实际工程的检验，此方法是可行有效的检测手段。我国从20世纪80年代开始从事水下机器人的研究和开发工作。近年来，随着机器人技术发展和检测技术的提升，水下机器人在水下结构检测方面得到了广泛的应用，相对于潜水员作为水下载体，水下机器人检测的优势主要体现在：（1）灵活性强，多自由度的移动能力可自如应对水下环境的复杂多变；（2）作业时间长，通过电缆供电的水下机器人基本没有作业时间的限制；（3）作业深度广，潜水员下潜深度不宜超过50m，而水下机器人作业深度可达100m以上；（4）作业半径大，水下机器人可以覆盖大面积的检测工作任务。目前，水下机器人已成为水利工程智能检测方面最具潜力的水下探测工具，具备较大的发展空间，对于水利工程除险加固和大坝日常安全管理等均具备十分重要的应用价值。
水下机器人自适应卡尔曼滤波技术研究
第１卷第２期 ２００６年１０月 Ｖｏ１．１ Ｎｏ．２ ０ｃｔ．２００６
水下机器人自适应卡尔曼滤波技术研究 李 晔，常文田，万 磊，孙玉山 （哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１） 摘要：水下机器人的位置和速度传感器受环境影响较大，数据滤波问题是运动控制的核心问题之一．给出了离散 型卡尔曼滤波的基本方程，描述了卡尔曼滤波所具有的两个计算回路：增益计算回路和滤波计算回路．建立了水下 机器人状态方程和量测方程，并在此基础上采用了自适应卡尔曼滤波方法对水下机器人的传感器数据进行了滤波 分析．引入了渐消记忆指数加权方法．对时变噪声统计中，强调了新近数据的作用．避免了系统误差和量测误差统计 特性的不准确对系统滤波效果的影响．滤波效果分析表明此方法能达到很好的滤波效果． 关键词：水下机器人；卡尔曼滤波；自适应 中图分类号：ＴＰ２４ 文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—４７８５（２００６）０２—００４４－０４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｄａｐｔｉｖｅ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ＬＩ Ｙｅ，ＣＨＡＮＧ Ｗｅｎ—ｔｉａｎ，ＷＡＮ Ｌｅｉ，ＳＵＮ Ｙｕ—ｓｈａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＵＶ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｒｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｄａｔａ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ＡＵＶ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｂａｓｉｃ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｇｉｖｅｎ．Ｔｗｏ ｌｏｏｐｓ ｏｆ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌ— ｔｅｒ：ｐｌｕｓ ｌｏｏｐ ａｎｄ ｆｉｌｔｅｒ ｌｏｏｐ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．ＡＵＶ ｓｔａｔｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｒｅ ｆｏｕｎｄｅｄ．Ｄａｔａ ｆｒｏｍ ＡＵＶ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｒｅ ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｂｙ ａｄａｐｔｉｖｅ Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ ｆａｄｉｎｇ ｅｘｐｏｎｅｎｔ．Ｆａｄｉｎｇ ｍｅｍｏｒｙ ｅｘｐｏｎｅｎｔ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｎｅｗ ｄａｔａ ａｒｅ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ ｆｏｒ ｔｉｍｅ—ｖａｒｉｅｄ ｄａｔａ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｖｏｉｄｓ ｉｎａｃｃｕｒａｃｙ ｂｙ ｓｙｓｔｅｍ ｅｒ— ｒｏｒ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｅｒｒｏｒ．Ｆｉｌｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ；Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ；ａｄａｐｔｉｖｅ 水下机器人普遍采用的位置传感器为短基线或 长基线水声定位系统，速度传感器为多普勒速度计． 影响水声定位系统精度的因素主要包括声速误差、 应答器响应时间的测量误差、应答器位置即间距的 校正误差．而影响多普勒速度计精度的因素主要包 括声速ｃ、海水中的介质物理化学特性、运载器的颠 簸等．由于水下机器人运行的环境复杂，水声信号的 噪声大，而各种水声传感器普遍存在精度较差、跳变 频繁的缺点，因此水下机器人运动控制系统中，滤波 技术显得极为重要． 传统上的水下机器人滤波算法采用线性平滑、 神经网络滤波 等．虽然在一定程度上解决了工程 实践的需求．但由于没有考虑机器人系统的运动特 性，滤波效果不十分理想．卡尔曼滤波方法由于在最 收稿日期：２００６ ０卜Ｏ１． 基金项目：国家８６３基金资助项目（２００２ＡＡ４２００９０） 优估计时充分利用了已经建立的系统运动模型，使 滤波的实际效果更加接近真实数据的要求．但标准 卡尔曼滤波方法必须清楚地知道系统噪声和量测噪 声的统计特性 ，由于相关传感器受各种因素影响 波动很大，噪声的统计特性不易获得［３ ］．自适应卡 尔曼滤波器的建立，成功地解决了这一问题． １ 离散型卡尔曼滤波基本方程 设 （ｋ）ｎ，ｔＮ的被估计状态ｘ（ｋ）受系统噪声序 列ｗ（ｋ一１）驱动，驱动机理由下述方程描述： Ｘ（ｋ）一 （ｋ，ｋ一１）Ｘ（ｋ—１）＋ Ｊ１（ｋ一１）Ｖ（ｋ一１）． （１） 对ｘ（ｋ）的量测满足线性关系，量测方程为 Ｙ（ｋ）一Ｈ（ｋ）Ｘ（ｋ）＋Ｅ（ｋ）． （２） 式中： （ｋ，ｋ一１）为 （ｋ一１）ｎ，ｔＮ至 （ｋ）时亥０的一步 转移阵；Ｊ１（ｋ一１）为系统噪声驱动阵；Ｈ（ｋ）为量测 阵；Ｅ（ｋ）为量测噪声序列；Ｖ（ｋ）为系统激励噪声序 ｍ Ｓ 报ｍ ｅ 学 ｅ ＿＝ 统ｈ 系 匕匕．ｎ 台 智Ⅲ Ａ Ａ