动力定位模拟器中数据处理及故障模拟技术
发布时间：2022-12-22 23:53
建设现代化经济体系,建设海洋强国首要前提就是海洋经济要高程度地发达。工欲善其事,必先利其器。更先进的海上机械设备是海洋开发的先决条件。动力定位系统能够使船舶尽可能地保持在要求的位置,主要采取了辅助推力等手段来提供抵消流、风、浪等作用在海上器械上的环境力。由于实船培训成本高、周期长、且风险较大,开发动力定位模拟器以满足人员培训等要求具有重要的意义。本课题主要开发动力定位模拟器中的数据处理及故障模拟技术。首先研究了动力定位系统中所装配的传感器系统,并对位置传感器中GPS、水声定位等系统的数据噪声进行模拟;其次应用数据融合技术,对多组传感器模拟数据进行处理融合;基于此对模拟器中模拟信号的故障模式进行模拟;最终使用C++语言对噪声模拟,数据融合技术和故障模拟程序进行实现,并验证其效果。本文完成的主要工作如下:（1）通过仿真实验得到水平精度因子（HDOP）和用户等效伪距误差（UERE）等参数,计算出噪声的特征值,使用圆概率误差方法对GPS、水声定位系统等数据噪声进行模拟。通过仿真实验与实际数据相比较,得到了不错的效果。（2）通过Matlab实验对比了卡尔曼滤波（KFM）和无迹卡尔曼滤波（UKF）...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.1.1 课题的背景
1.1.2 课题的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 动力定位系统及模拟器的国内外现状
1.2.2 噪声模拟的国内外现状
1.2.3 数据融合技术的国内外现状
1.3 本文主要研究内容及结构安排
第2章 理论基础
2.1 GPS定位误差的产生原理
2.1.1 伪距误差
2.1.2 精度因子
2.2 水声定位误差的产生原理
2.3 切比雪夫拟合
2.4 卡尔曼滤波
2.5 无迹卡尔曼滤波
2.6 本章小结
第3章 动力定位模拟器中位置传感器噪声的模拟
3.1 GPS位置传感器噪声的模拟
3.1.1 GPS定位误差特征值
3.2 水声定位传感器误差的模拟
3.2.1 水声定位误差特征值
3.3 其他传感器系统
3.3.1 Artemis微波位置参考系统
3.3.2 张紧索系统
3.3.3 激光位置参考系统
3.4 模拟误差的生成
3.4.1 误差分布的精确度量
3.4.2 同心圆环内均匀分布的二维随机变量的密度函数及其性质
3.4.3 实验及结论
3.5 小结
第4章 多传感器数据处理及融合
4.1 故障检测技术
4.1.1 自适应野值检测
4.2 多传感器数据滤波技术
4.2.1 动力定位模拟器中滤波算法的实验算法比较
4.2.2 实验对比结果及算法总结
4.3 多传感器数据融合
4.3.1 自适应加权融合算法
4.3.2 各传感器方差的求取
4.3.3 实验结果分析
4.4 本章小结
第5章 故障系统与实现
5.1 位置传感器系统中故障模拟程序的实现
5.1.1 故障模式——随机噪声(Random Noise)
5.1.2 故障模式——数据漂移(Drift)
5.1.3 故障模式——数据偏差(Bias)
5.1.4 故障模式——数据震荡(Oscillation)
5.1.5 故障模式——数据冻结(Freeze)
5.2 对动力定位传感器数据融合程序容错性能的验证
5.3 和DP模拟软件的集成
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于长基线水声定位系统误差分析以及定位精度研究[J]. 孙微,王方勇,乔钢,周彬. 声学与电子工程. 2016(02)
[2]中继卫星系统信道模拟器硬件电路设计[J]. 李炜,马乐,段世刚,孙向聚. 现代电子技术. 2016(01)
[3]一种船载水声定位系统标定方法研究[J]. 刘百峰,罗坤. 舰船科学技术. 2015(11)
[4]船舶动力定位关键技术研究综述[J]. 吴德烽,杨国豪. 舰船科学技术. 2014(07)
[5]切比雪夫多项式拟合卫星轨道与钟差的精度分析[J]. 严丽,李萌. 测绘科学. 2013(03)
[6]卫星导航中GDOP最小值的分析与仿真[J]. 陈坡,韩松辉,归庆明,孙付平. 弹箭与制导学报. 2013(02)
[7]几何精度因子对GPS定位结果的影响[J]. 于军,邓明镜,王星星. 测绘通报. 2012(S1)
[8]卡尔曼滤波器参数分析与应用方法研究[J]. 王学斌,徐建宏,张章. 计算机应用与软件. 2012(06)
[9]水声定位标定系统水下基准位置不确定度分析[J]. 刘百峰,罗坤,马一,李斌. 舰船科学技术. 2012(05)
[10]水声定位系统在海洋工程中的应用[J]. 孙大军,郑翠娥,钱洪宝,李昭. 声学技术. 2012(02)
博士论文
[1]具有非完整信息系统的滤波和数据融合算法研究[D]. 朱翠.北京理工大学 2014
[2]船舶动力定位系统中无线传感器网络数据融合技术研究[D]. 何宁辉.武汉理工大学 2013
[3]船舶动力定位系统多传感器信息融合方法研究[D]. 徐树生.哈尔滨工程大学 2013
[4]基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究[D]. 赵辉.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]无线信道衰落特性模拟技术研究及实现[D]. 王宁.北京理工大学 2016
[2]目标跟踪与数据融合算法研究[D]. 向波.电子科技大学 2015
[3]长基线水声定位系统DSP平台的设计与实现[D]. 陈波.电子科技大学 2015
[4]多信源数据融合算法及其在室内定位的应用[D]. 余辉荣.华南理工大学 2014
[5]数据融合技术在动力定位控制系统中的应用研究[D]. 栗占宝.大连海事大学 2013
[6]基于多传感器数据融合的水声定位算法研究[D]. 王怡.中北大学 2009
[7]遥测无线信道多径效应仿真[D]. 姜超颖.西安电子科技大学 2009
[8]GPS导航定位中的误差分析与修正[D]. 游广芝.哈尔滨工业大学 2007
[9]中频信道模拟系统关键技术的研究[D]. 张晨然.厦门大学 2007
[10]差分GPS模拟器研究[D]. 崔猛.大连海事大学 2007
本文编号：3724293
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.1.1 课题的背景
1.1.2 课题的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 动力定位系统及模拟器的国内外现状
1.2.2 噪声模拟的国内外现状
1.2.3 数据融合技术的国内外现状
1.3 本文主要研究内容及结构安排
第2章 理论基础
2.1 GPS定位误差的产生原理
2.1.1 伪距误差
2.1.2 精度因子
2.2 水声定位误差的产生原理
2.3 切比雪夫拟合
2.4 卡尔曼滤波
2.5 无迹卡尔曼滤波
2.6 本章小结
第3章 动力定位模拟器中位置传感器噪声的模拟
3.1 GPS位置传感器噪声的模拟
3.1.1 GPS定位误差特征值
3.2 水声定位传感器误差的模拟
3.2.1 水声定位误差特征值
3.3 其他传感器系统
3.3.1 Artemis微波位置参考系统
3.3.2 张紧索系统
3.3.3 激光位置参考系统
3.4 模拟误差的生成
3.4.1 误差分布的精确度量
3.4.2 同心圆环内均匀分布的二维随机变量的密度函数及其性质
3.4.3 实验及结论
3.5 小结
第4章 多传感器数据处理及融合
4.1 故障检测技术
4.1.1 自适应野值检测
4.2 多传感器数据滤波技术
4.2.1 动力定位模拟器中滤波算法的实验算法比较
4.2.2 实验对比结果及算法总结
4.3 多传感器数据融合
4.3.1 自适应加权融合算法
4.3.2 各传感器方差的求取
4.3.3 实验结果分析
4.4 本章小结
第5章 故障系统与实现
5.1 位置传感器系统中故障模拟程序的实现
5.1.1 故障模式——随机噪声(Random Noise)
5.1.2 故障模式——数据漂移(Drift)
5.1.3 故障模式——数据偏差(Bias)
5.1.4 故障模式——数据震荡(Oscillation)
5.1.5 故障模式——数据冻结(Freeze)
5.2 对动力定位传感器数据融合程序容错性能的验证
5.3 和DP模拟软件的集成
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于长基线水声定位系统误差分析以及定位精度研究[J]. 孙微,王方勇,乔钢,周彬. 声学与电子工程. 2016(02)
[2]中继卫星系统信道模拟器硬件电路设计[J]. 李炜,马乐,段世刚,孙向聚. 现代电子技术. 2016(01)
[3]一种船载水声定位系统标定方法研究[J]. 刘百峰,罗坤. 舰船科学技术. 2015(11)
[4]船舶动力定位关键技术研究综述[J]. 吴德烽,杨国豪. 舰船科学技术. 2014(07)
[5]切比雪夫多项式拟合卫星轨道与钟差的精度分析[J]. 严丽,李萌. 测绘科学. 2013(03)
[6]卫星导航中GDOP最小值的分析与仿真[J]. 陈坡,韩松辉,归庆明,孙付平. 弹箭与制导学报. 2013(02)
[7]几何精度因子对GPS定位结果的影响[J]. 于军,邓明镜,王星星. 测绘通报. 2012(S1)
[8]卡尔曼滤波器参数分析与应用方法研究[J]. 王学斌,徐建宏,张章. 计算机应用与软件. 2012(06)
[9]水声定位标定系统水下基准位置不确定度分析[J]. 刘百峰,罗坤,马一,李斌. 舰船科学技术. 2012(05)
[10]水声定位系统在海洋工程中的应用[J]. 孙大军,郑翠娥,钱洪宝,李昭. 声学技术. 2012(02)
博士论文
[1]具有非完整信息系统的滤波和数据融合算法研究[D]. 朱翠.北京理工大学 2014
[2]船舶动力定位系统中无线传感器网络数据融合技术研究[D]. 何宁辉.武汉理工大学 2013
[3]船舶动力定位系统多传感器信息融合方法研究[D]. 徐树生.哈尔滨工程大学 2013
[4]基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究[D]. 赵辉.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]无线信道衰落特性模拟技术研究及实现[D]. 王宁.北京理工大学 2016
[2]目标跟踪与数据融合算法研究[D]. 向波.电子科技大学 2015
[3]长基线水声定位系统DSP平台的设计与实现[D]. 陈波.电子科技大学 2015
[4]多信源数据融合算法及其在室内定位的应用[D]. 余辉荣.华南理工大学 2014
[5]数据融合技术在动力定位控制系统中的应用研究[D]. 栗占宝.大连海事大学 2013
[6]基于多传感器数据融合的水声定位算法研究[D]. 王怡.中北大学 2009
[7]遥测无线信道多径效应仿真[D]. 姜超颖.西安电子科技大学 2009
[8]GPS导航定位中的误差分析与修正[D]. 游广芝.哈尔滨工业大学 2007
[9]中频信道模拟系统关键技术的研究[D]. 张晨然.厦门大学 2007
[10]差分GPS模拟器研究[D]. 崔猛.大连海事大学 2007
本文编号：3724293
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3724293.html
