惯导/DVL水下动基座初始对准方法研究
发布时间：2021-06-24 19:41
对于水下自主航行器（AUV）而言，为保证其自主性，从成本角度考虑，其导航系统一般选用捷联惯性导航系统（SINS）和多普勒计程仪（DVL）组成的组合导航系统。目前对于AUV装备的SINS/DVL组合导航系统而言，在实际应用中主要面临如下两个问题：一是水下环境多变，AUV易受海浪的干扰；二是普勒计程仪在大水深情况下可能产生的对地测速失锁的问题。这些问题都会对惯导系统的初始对准带来影响。本课题以水下自主航行器为运载体，研究基于捷联惯性导航系统和多普勒计程仪的组合导航系统的水下静基座以及动基座初始对准问题。本课题主要开展以下工作：（1）对惯性导航的基本原理、导航解算方法、初始对准方法进行了研究，对DVL的测速原理及其误差特性进行了分析。因为算法验证的需要，设计了惯性导航系统的轨迹发生器，搭建了静基座情况下惯性导航系统的Simulink误差模型，并进行了惯导系统的误差特性分析。（2）在静基座摇摆情况下设计了自适应Kalman滤波器来完成摇摆基座的惯导系统初始对准，以增强对准方法的抗干扰性和环境适应性。（3）针对行进间对准时，DVL有可能出现的测速对地失锁问题，采用双程序解算的方法。一个程序将DV...
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AUV及其导航系统
北京理工大学硕士学位论文第 2 章 捷联惯性导航系统轨迹发生器设计2.1 捷联惯性导航系统的导航解算惯性导航系统（INS）分为两大类：平台式惯导系统和捷联式惯导系统（SINS）。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。捷联式惯导系统的基本原理如下图所示：
NR h 其中,e nV V表示东向和北向的速度。cos 0 sin cos0 1 sinsin 0 cos cosbnb （2.31） , , 分别表示俯仰角，横滚角和航向角。加速度计输出值可用如下方法推导，由比力方程，(2 )n n b n n n nb ie enV C f V g （2.32）由上式得：[ (2 ) g ]b b n n n n nn ie enf C V V （2.33）其中[0,0, ]ng g（2.34）轨迹发生器原理图如下图所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]捷联式惯性导航系统轨迹发生器设计与仿真[J]. 翟昆朋,何文涛,徐建华,叶甜春. 计算机仿真. 2013(11)
[2]基于捷联惯性导航载体轨迹发生器的设计与仿真[J]. 罗宇锋,刘勇. 科学技术与工程. 2013(21)
[3]多普勒计程仪辅助捷联惯导初始对准技术研究[J]. 鲍桂清,于飞,高伟,奔粤阳. 电光与控制. 2013(02)
[4]基于飞行仿真的捷联惯导算法测试平台[J]. 李军伟,程咏梅,陈克喆,陈思静,宋春华. 中国惯性技术学报. 2012(05)
[5]多普勒计程仪测速误差分析[J]. 熊凯军. 船电技术. 2012(09)
[6]基于大失准角时变参数罗经初始对准算法[J]. 翁浚,严恭敏,秦永元,张金红. 中国惯性技术学报. 2012(04)
[7]捷联惯导系统/里程计高精度紧组合导航算法[J]. 肖烜,王清哲,程远,付梦印,刘彤. 兵工学报. 2012(04)
[8]捷联惯导系统仿真器的设计与实现[J]. 陈敏,安艳辉,李晓华. 现代测绘. 2012(01)
[9]一种面向捷联惯导系统设计/验证的仿真平台设计[J]. 周文君,刘进,雷宏杰. 弹箭与制导学报. 2011(06)
[10]多普勒计程仪的数据降噪算法[J]. 杜利利,朱安珏. 声学技术. 2011(02)
博士论文
[1]水下航行器导航及数据融合技术研究[D]. 杨峻巍.哈尔滨工程大学 2012
[2]舰船捷联惯性系统初始对准技术研究[D]. 张义.哈尔滨工程大学 2012
[3]车载自主定位定向系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]捷联惯性导航误差模型与初始对准技术研究[D]. 董明.解放军信息工程大学 2011
[2]船用光纤陀螺捷联惯性系统初始对准方法研究[D]. 张鑫.哈尔滨工程大学 2009
[3]惯导与多普勒组合导航技术仿真[D]. 张健.哈尔滨工程大学 2009
[4]捷联惯性系统初始对准研究[D]. 赵睿.东南大学 2006
[5]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004
[6]捷联惯导系统的初始对准研究与设计[D]. 魏凤娟.哈尔滨工程大学 2003
本文编号：3247715
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AUV及其导航系统
北京理工大学硕士学位论文第 2 章 捷联惯性导航系统轨迹发生器设计2.1 捷联惯性导航系统的导航解算惯性导航系统（INS）分为两大类：平台式惯导系统和捷联式惯导系统（SINS）。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。捷联式惯导系统的基本原理如下图所示：
NR h 其中,e nV V表示东向和北向的速度。cos 0 sin cos0 1 sinsin 0 cos cosbnb （2.31） , , 分别表示俯仰角，横滚角和航向角。加速度计输出值可用如下方法推导，由比力方程，(2 )n n b n n n nb ie enV C f V g （2.32）由上式得：[ (2 ) g ]b b n n n n nn ie enf C V V （2.33）其中[0,0, ]ng g（2.34）轨迹发生器原理图如下图所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]捷联式惯性导航系统轨迹发生器设计与仿真[J]. 翟昆朋,何文涛,徐建华,叶甜春. 计算机仿真. 2013(11)
[2]基于捷联惯性导航载体轨迹发生器的设计与仿真[J]. 罗宇锋,刘勇. 科学技术与工程. 2013(21)
[3]多普勒计程仪辅助捷联惯导初始对准技术研究[J]. 鲍桂清,于飞,高伟,奔粤阳. 电光与控制. 2013(02)
[4]基于飞行仿真的捷联惯导算法测试平台[J]. 李军伟,程咏梅,陈克喆,陈思静,宋春华. 中国惯性技术学报. 2012(05)
[5]多普勒计程仪测速误差分析[J]. 熊凯军. 船电技术. 2012(09)
[6]基于大失准角时变参数罗经初始对准算法[J]. 翁浚,严恭敏,秦永元,张金红. 中国惯性技术学报. 2012(04)
[7]捷联惯导系统/里程计高精度紧组合导航算法[J]. 肖烜,王清哲,程远,付梦印,刘彤. 兵工学报. 2012(04)
[8]捷联惯导系统仿真器的设计与实现[J]. 陈敏,安艳辉,李晓华. 现代测绘. 2012(01)
[9]一种面向捷联惯导系统设计/验证的仿真平台设计[J]. 周文君,刘进,雷宏杰. 弹箭与制导学报. 2011(06)
[10]多普勒计程仪的数据降噪算法[J]. 杜利利,朱安珏. 声学技术. 2011(02)
博士论文
[1]水下航行器导航及数据融合技术研究[D]. 杨峻巍.哈尔滨工程大学 2012
[2]舰船捷联惯性系统初始对准技术研究[D]. 张义.哈尔滨工程大学 2012
[3]车载自主定位定向系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]捷联惯性导航误差模型与初始对准技术研究[D]. 董明.解放军信息工程大学 2011
[2]船用光纤陀螺捷联惯性系统初始对准方法研究[D]. 张鑫.哈尔滨工程大学 2009
[3]惯导与多普勒组合导航技术仿真[D]. 张健.哈尔滨工程大学 2009
[4]捷联惯性系统初始对准研究[D]. 赵睿.东南大学 2006
[5]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004
[6]捷联惯导系统的初始对准研究与设计[D]. 魏凤娟.哈尔滨工程大学 2003
本文编号：3247715
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