● 摘要
海洋占地球表面积71%，拥有着极其丰富的资源以及广阔的开发前景，对其的探索已成为各国的重要战略目标。水下航行器是进行海洋资源探索开发的重要技术手段，它极大地减弱了水深对人类探测活动的限制，使深海或高危海域的勘探和开发成为可能。高精度导航定位方法是研究水下航行器，进行海洋探索的关键技术之一。由于电磁波和光波无法在水中正常传播，水下不透明空间限制了无线电导航、卫星导航、天文导航等惯常导航技术的应用。在长时间不能上浮至水面以及不依靠外部应答器的条件下，独立自主地进行水下精确导航定位，对于水下探索以及相关工作的开展具有非常重要的意义。
对于目前的水下航行器而言，常用的导航定位的技术主要有：航位推算、惯性导航系统及水声定位技术等。本文针对进行自主水下作业的水下航行器，以罗经、多普勒测速仪、惯性导航系统以及水声定位系统构成水下航行器的导航定位系统，进行水下组合导航定位方法的研究，并进行相关仿真以及实际数据试验验证。本论文的主要工作如下：
（1）针对利用罗经及多普勒测速仪进行航位推算的导航系统，进行了系统误差分析建模。利用水声定位系统提供的位置信息对航位推算系统进行量测，设计了组合导航算法，并利用计算机仿真以及实际实验数据对组合算法进行验证。
（2）针对水声定位系统数据不可用的情况下，利用多普勒测速仪提供的高精度的速度信息对惯性导航系统进行量测。通过对多普勒测速仪的基本误差进行分析建模，设计惯性导航/多普勒测速系统组合导航滤波算法，抑制了定位误差发散。
（3）针对航位推算系统存在位置误差发散，而水声定位系统不能提供持续有效的位置信息的问题，设计了综合不同导航系统特点的双模式组合导航算法。根据实际载体的运行状态，让惯导系统分别工作在无阻尼惯导模式或有阻尼罗经模式下，并根据水声定位数据的优劣程度采取不同的组合模式。
（4）罗经航向误差是水下导航系统的重要误差源。从航位推算系统的角度，分析了罗经航向误差以及由其引起的位置误差之间的关系，提出航位因子的概念，并利用RBF网络实现了罗经航向误差的在线标定。