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摘要
水下航行器长时高精度导航定位是一个具有挑战性的问题。传统导航手段，如全球卫星导航、惯性导航、基于光学测量的天文导航等，在信号遮挡或长期运行等应用条件下存在局限性。针对上述问题，研究基于宇宙线缪子探测的水下定位方法，分别在水面和水下航行器上配置参考缪子探测器和载体缪子探测器，测量缪子信号到达参考缪子探测器和载体缪子探测器的时间之差（Time Difference of Arrival,TDOA），根据TDOA观测量和参考缪子探测器先验信息，估计得到载体缪子探测器的位置。设计了基于缪子探测器和惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,IMU）的水下航行器全参数导航解算方法，建立了面向卡尔曼滤波器（Kalman Filter,KF）设计及系统性能分析的状态方程和观测方程，通过计算导航系统的克拉美劳下界（Cramer-Rao Lower Bound,CRLB）考察了缪子-惯性组合导航方法用于水下定位的潜在性能。数学仿真研究表明，面向水下航行器的缪子定位系统（Muon Positioning System，μPS）能够达到分米量级的精度水平。
- 单位
