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随着人类对海洋开发利用需求的不断增加,自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)作为探测水下环境并自主完成特定作业任务的工具,越来越受到国内外学者的重视。本文主要介绍了AUV的模型辅助惯性导航技术(MA-INS),该技术可以在超短基线声纳定位系统(Ultra-short Base Line, USBL)和多普勒测速仪(Doppler Velocity Log, DVL)等辅助传感器无法正常工作的情况下,替代其得到AUV航行速度,辅助AUV实现精确惯性导航。论文根据AUV物理结构,建立了AUV水平面三自由度和垂直面三自由度动力学模型。采用FLUENT软件分别模拟AUV直航、斜航、纯俯仰、纯升沉、纯摇艏和纯横荡运动,实现AUV动力学模型中36个水动力系数计算。分析了水动力系数的拟合残差对AUV动力学模型结果的影响。采用FLUENT软件分析船体行驶产生的船尾伴流对螺旋桨推力的影响,建立螺旋桨推力模型。论文研究了海流与AUV航行方向的夹角较小时,海流方向对螺旋桨推力的影响,比较了螺旋桨正转与反转的推力情况。仿真结果表明,当海流与AUV航行方向的夹角在00到10°之间时,螺旋桨推力逐渐减小最大推力的5%,且螺旋桨正转时的推力大于螺旋桨反转时的推力。采用Simulink搭建仿真平台,计算AUV直航、水平面回转、水平面Z型运动、垂直面下潜、垂直面升沉等运动轨迹,分析得到AUV动力学模型的准确性及AUV操纵性能。针对系统模型不准确的情况下,利用改进Sage-Husa自适应滤波算法避免传统Kalman滤波精度下降问题,而且明显改善了传统Sage-Husa自适应滤波在高维状态下的不稳定现象,提高了系统的稳定性和滤波精度。