智能水下机器人的导航定位

智能水下机器人能否到达预定区域完成预定任务，水下导航技术起到至关重要的作用，是目前水下机器人领域发展急需突破的瓶颈问题之一。目前空中导航已经拥有了较成熟的技术，而由于水下环境的复杂性，以及信息传输方式和传输距离的受限，使得水下导航比空中导航要更有难度。

水下导航技术从发展时间和工作原理上可分为传统导航技术和非传统导航技术，其中传统导航技术包括航位推算导航、惯性导航、多普勒声纳导航和组合式导航。最初的水下机器人主要依赖于航位推算进行导航，之后则逐渐加入惯性导航系统、多普勒速度仪和卡尔曼滤波器，这种导航方式虽然机构简单，实现容易，但它存在致命的缺陷，经过长时间的连续航行后会产生非常明显的方位误差，所以整个过程中隔一段时间就需要重新确认方位，修正后继续进行推算。目前智能水下机器人大多采用多种方式组合导航，主要利用惯性导航、多普勒声纳导航和利用声纳影像的视觉导航等多种数据融合进行导航，定位技术主要是水下声波跟踪定位结合全球定位系统的外部定位技术。

组合式导航技术将多种传感器的信息充分融合后作为基本的导航信息，不但提升了导航的精度，而且还提高了整个系统的可靠性，即便有某种传感器误差较大或是不能工作，水下机器人依然能够工作。其中将多种数据进行提取、过滤和融合的方法仍在不断的改进中。传统导航方式的原理决定了其误差积累的缺陷，为了保持精度，需要对系统数据进行不问断的更新、修正，更新数据可通过全球定位系统或非传统方法获得。

通过全球定位系统不但会占用任务时间而且会使行动的隐蔽性大大降低，通过非传统导航方式则可以克服这些缺陷。非传统导航方式是目前研究的热门方向，主要有海底地形匹配导航和重力磁力匹配导航等，其中海底地形匹配导航，在拥有完善的、并能够及时更新的电子海图的情况下，是目前非常理想的高效率、高精度导航方式。