学文网摘要:在水下机器人设计过程中，对于导航精度设计指标无法用物理实验进行验证。如何有效预报圆概率偏差(CEP)成为了亟待解决的问题。采用直线航路模型，对误差源在直线航路上引起的导航误差进行定量分析，推求各误差合成后的纵向误差和横向误差表达式，建立水下机器人圆概率偏差迭代方程，求得圆概率偏差预报结果。推导结果表明横、纵误差之比小于0.7时可保证圆概率偏差不大于前两者之中的大者。该方法与实际实验结果吻合，表明提出的导航误差分析和圆概率估算方法是有效的，可准确预报水下机器人导航精度。
关键词:
圆概率偏差预报；水下机器人；导航误差分析；航路
中***分类号: TP242.6文献标志码:A
引言
水下机器人导航技术是当今国内外学者研究的热点问题［1-5］。导航精度是水下机器人尤其是无缆自治水下机器人进行精确海底探测的重要保障［6-7］。圆概率偏差(Circular Error Probability,CEP)是评定运载体导航精度的主要指标。无缆自治水下机器人作为一种特殊的水下运载体，圆概率偏差越来越多地用于衡量其导航精度。在水下机器人设计过程中，应保证导航精度必须要满足设计要求，但由于水下机器人还未组装完成，无法用实际的海上或湖上实验对导航精度进行评定。因此，在设计之初对圆概率偏差进行有效预报，根据预报结果调整相关参数，使其符合导航精度设计要求成为了亟待解决的问题。文献［8］研究了产品研制过程中小子样实验条件下的CEP评估问题。文献［9］介绍了CEP计算的查表方法，给出了CEP修正近似公式。文献［10］建立了CEP概率函数，采用NewtonRaphson迭代法精确求解。本文以无缆自治水下机器人为研究对象，提出一种用于CEP预报的有效方法，并得到了实际实验验证。
1航路和导航误差
首先对水下机器人导航系统误差源进行定量分析。导航误差是指机器人推算位置与实际位置之间的偏差，导航误差主要来自以下几个误差源：航向角设置误差、航向角动态测量
误差、多普勒计程仪与航向传感器之间的安装偏角、计程仪测速系数、计程仪动态测量误差、航向角漂移。其中安装偏角和测速系数属于固定值，这些偏差所引起的导航误差在闭环航路中会相互抵消，因此采用直线航路模型分析水下机器人导航误差。
假设水下机器人做匀速直线航行，对水下机器人导航误差进行量化分析。现假设各导航传感器所引起的导航误差均为***的随机变量，则我们现可先分别计算各导航传感器所引起的误差，然后再计算总误差。
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