8.1.3　水面无人艇运动模型

图8.2　由于扩散引起的能量损失

图8.3　地球和体坐标系(https://www.daowen.com)

水声移动网络中存在着很强的不确定性。通信质量不仅受到信号传输能量损失的影响，而且还受到USV运动状态变化的影响。USV的状态变化主要导致两个方面的影响：一是节点的相对位置不断变化，导致水声信道结构的变化；二是在传输过程中产生多普勒原理的相对运动。为了分析USV的6自由度非线性方程组（图8.3），需要考虑风、浪、流、湿度等海洋环境的影响。

图8.3显示了两个坐标系：地球坐标系和体坐标系。地球坐标系的原点位于地球的一个固定位置，z轴是重力方向，x，y，z轴与右手定律一致。局部坐标原点位于USV的浮动中心，z轴垂直向下，y轴指向USV的右侧，x，y，z轴仍然满足右手定律。为了建立USV的运动方程，定义以下向量：

其中η1是全局坐标系中局部坐标原点的位置向量，v1是局部坐标系中相对于全局坐标原点的USV的速度向量。并且η2是基于全局坐标系的局部坐标系的欧拉角向量，除了它是角速度向量之外，v2类似于v1。此外，φ，θ，ψ分别是USV相对于全局坐标系的滚动角、俯仰角和偏航角。