无人艇SINS/GPS/DVL容错组合导航方法研究

发布时间：2023-04-21 03:16

　　随着各个国家对海洋资源的重视程度日益增加,海洋冲突不断升级。该问题造成了各个国家加大力度对周围海洋资源进行探测、监控、情报收集等方面的工作,因此无人艇的发展开始越来越受到重视。而导航系统作为无人艇中最为重要的一环,决定着无人艇航行时的精确度和有效性能。如何利用好常见的导航设备,提出综合有效的导航方案,提供精度较高的实时、持续的位置和速度等信息,是当前无人艇中的导航系统迫切需要解决的一个问题。而这一问题的有效解决方法是采用容错组合导航系统。容错组合导航系统能够可靠工作的关键是具有故障检测功能并且可以对系统进行重构。本文主要对无人艇的SINS/GPS/DVL容错组合导航方法进行研究,以导航系统的信息融合理论为基础,改进其中常规子滤波器的滤波性能,并设计基于支持向量机的智能故障检测模块,从而增加水面无人艇中导航系统的精确度、智能性、容错性和自适应性。首先,介绍了无人艇容错组合导航中的核心滤波算法,分析了无人艇选用的捷联惯性导航系统(SINS)、全球卫星导航系统(GPS)和多普勒计程仪(DVL)这三种导航设备的工作原理、特征及其误差特点。然后,针对无人艇在由于自身艇体较小,易受到海浪等外部环境...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外进展情况
        1.2.1 无人艇的发展情况
        1.2.2 容错组合导航技术的发展情况
    1.3 主要工作和内容
第2章 模糊自适应滤波与联邦滤波理论
    2.1 模糊自适应卡尔曼滤波
        2.1.1 常规卡尔曼滤波基本方程
        2.1.2 模糊自适应卡尔曼滤波器原理
        2.1.3 系统的模型描述及其离散化
    2.2 联邦滤波算法原理
        2.2.1 联邦滤波器的数学描述
        2.2.2 联邦滤波器的工作流程
    2.3 联邦滤波结构选择及容错性分析
    2.4 本章小结
第3章 无人艇导航设备原理及误差建模
    3.1 惯性导航系统
        3.1.1 惯性导航系统工作原理
        3.1.2 捷联惯导系统误差建模及仿真
    3.2 全球定位系统(GPS)
        3.2.1 全球定位系统定位原理
        3.2.2 全球定位系统误差分析
        3.2.3 全球定位系统误差建模及仿真
    3.3 多普勒计程仪(DVL)
        3.3.1 多普勒计程仪测速原理
        3.3.2 多普勒计程仪误差建模
    3.4 本章小结
第4章 无人艇组合导航系统总体结构设计及仿真
    4.1 SINS/GPS/DVL组合导航系统联邦滤波器结构设计
    4.2 SINS/GPS/DVL组合导航系统设计模式
    4.3 SINS/GPS/DVL中各子滤波器滤波模型的建立
        4.3.1 SINS/GPS组合导航系统方程的建立
        4.3.2 SINS/DVL组合导航系统方程的建立
    4.4 模糊自适应子滤波器设计及仿真
        4.4.1 模糊推理系统设计
        4.4.2 模糊自适应子滤波器仿真
    4.5 联邦滤波器主滤波器设计
    4.6 SINS/GPS/DVL组合导航系统仿真
    4.7 本章小结
第5章 智能故障检测算法设计及仿真
    5.1 支持向量机理论
        5.1.1 统计学习理论
        5.1.2 支持向量机
    5.2 基于支持向量机的容错组合导航系统设计
        5.2.1 支持向量机智能故障检测方法设计
        5.2.2 SINS/GPS/DVL容错组合导航系统设计
    5.3 SINS/GPS/DVL容错组合导航系统仿真
    5.4 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



本文编号：3795725