基于SINS/DVL/USBL的UUV极区组合导航技术研究

发布时间：2022-12-03 22:28

　　全球气温升高,两极冰雪融化,极区拥有丰富的自然资源,各国对于极区的资源和空间争夺激烈。而水下航行器是极区工作并不可少的工具,其导航定位能力是进行各种工作的前提基础。论文针对水下航行器在极区的导航问题,给出了横向坐标系捷联惯导、多普勒和超短基线的极区组合导航系统方案。论文的主要工作有:首先,由于传统惯导力学编排在极区由于经线快速收敛导致无法定向定位问题,采用了一种适合极区惯性导航的横向坐标系方案。给出了横向坐标系的定义,推导了其惯性导航的力学编排,着重分析了其误差特性并与传统坐标系的系统误差进行了比较,为后续以惯导为核心的组合导航建立基础。其次,研究了横向坐标系惯导传统的阻尼和校正技术。为抑制舒勒和傅科周期振荡,在外部速度信息下设计了水平阻尼网络;同时为了抑制地球周期振荡,设计了方位阻尼网络,构成惯导的全阻尼系统。利用外部位置信息采用三点校的方案对系统的位置进行重调,估计出惯导的航向误差和陀螺随机常值漂移,并对其进行校正。然后,建立了横向坐标系惯导和多普勒、超短基线的组合导航方法。基于惯导的误差方程,建立了其状态模型。根据多普勒和超短基线基本原理给出了其状态方程和量测方程。利用卡尔曼滤波... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 当前国内外研究现状
        1.2.1 极区导航发展概述
        1.2.2 国内外水下航行器研究现状
        1.2.3 水下航行器导航方式
        1.2.4 课题问题的提出
    1.3 论文的主要工作及内容编排
第2章 横向坐标系捷联惯性导航系统
    2.1 横向坐标系捷联惯导的力学编排
        2.1.1 横向坐标系的建立
        2.1.2 横向坐标系捷联惯性的机械编排
    2.2 横向坐标系捷联惯导的误差方程
        2.2.1 导航参数的误差方程
        2.2.2 陀螺和加速度计的误差方程
    2.3 横向坐标系捷联惯导的误差分析
        2.3.1 静基座下系统误差分析
        2.3.2 仿真实验与分析
    2.4 本章小结
第3章 横向坐标系惯导的传统阻尼与校正技术
    3.1 横向坐标系捷联惯导的阻尼
        3.1.1 捷联惯导的高度阻尼
        3.1.2 捷联惯导全阻尼技术
        3.1.3 仿真实验与分析
    3.2 捷联惯导的校正技术
        3.2.1 捷联惯导的两点校
        3.2.2 捷联惯导的三点校
        3.2.3 仿真实验与分析
    3.3 本章小结
第4章 SINS/DVL/USBL极区组合导航方法
    4.1 多普勒测速仪和超短基线的工作原理
        4.1.1 多普勒测速的原理与误差分析
        4.1.2 超短基线定位原理与误差分析
    4.2 SINS/DVL/USBL组合导航
        4.2.1 卡尔曼滤波器
        4.2.2 SINS/DVL组合
        4.2.3 SINS/USBL组合
    4.3 仿真实验与分析
        4.3.1 SINS/DVL仿真分析
        4.3.2 SINS/DVL/USBL仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 基于Huber估计的组合导航方法
    5.1 基于Huber估计的卡尔曼滤波器
        5.1.1 最大似然估计
        5.1.2 Huber估计下的卡尔曼滤波器
        5.1.3 考虑异常点的Huber滤波器
    5.2 仿真与分析
        5.2.1 厚尾噪声仿真
        5.2.2 异常量测噪声仿真
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]深海超短基线定位系统现状及展望[J]. 张同伟,王向鑫,唐嘉陵,秦升杰.  舰船电子工程. 2018(10)
[2]M估计的强跟踪SVD-UKF算法在组合导航中的应用[J]. 池传国,黄国勇,孙磊.  电子科技. 2018(07)
[3]水下SINS/DVL组合导航技术综述[J]. 赵俊波,葛锡云,冯雪磊,周宏坤.  水下无人系统学报. 2018(01)
[4]地球模型对横坐标惯导极区导航影响的分析[J]. 郝勇帅,周爱军,王海波.  舰船电子工程. 2017(07)
[5]水下SINS/DVL紧组合导航算法[J]. 陈建华,朱海,王超,于化鹏.  海军工程大学学报. 2017(02)
[6]一种基于集中滤波的SINS/DVL/USBL水下组合导航算法[J]. 张亚文,莫明岗,马小艳,江薇.  导航定位与授时. 2017(01)
[7]水下载体SINS/USBL组合导航滤波方法研究[J]. 于浩,王彦国,胡小毛,王桂如.  导航定位与授时. 2017(01)
[8]基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航算法[J]. 张福斌,马朋,王智辉.  兵工学报. 2016(07)
[9]一种基于相对测量信息的SINS/USBL组合导航算法[J]. 张亚文,莫明岗,马小艳,邓继权.  导航定位与授时. 2016(02)
[10]惯导系统横向坐标法导航性能研究[J]. 刘文超,卞鸿巍,王荣颖,温朝江.  武汉大学学报(信息科学版). 2015(11)

博士论文
[1]多水下航行器协同定位算法研究[D]. 刘亚龙.哈尔滨工程大学 2015

硕士论文
[1]基于USBL辅助SINS的AUV导航技术研究[D]. 胡贺庆.东南大学 2017
[2]极区惯性/重力组合导航方法研究[D]. 李大良.哈尔滨工业大学 2016
[3]水下运载器SINS/USBL/DVL组合导航系统设计与高性能算法研究[D]. 高兵兵.西北工业大学 2015
[4]基于格网坐标系的极区惯性导航与组合导航算法研究[D]. 赵成龙.国防科学技术大学 2014



本文编号：3707103