组合导航系统在水下潜器中的应用

发布时间：2017-06-04 06:05

  本文关键词：组合导航系统在水下潜器中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 高精度的导航不仅是水下潜器获取有效信息的必要条件，而且决定了水下潜器是否可以安全作业及返回。因此，高精度导航系统是研究水下潜器的关键技术之一。 本课题以实际需求为研究背景，结合国内外导航技术的现状及发展方向，针对水下工作环境的特殊性，对水下潜器的组合导航系统进行了设计研究。利用MATLAB进行仿真分析，结果表明研究的组合导航系统设计方案合理，定位精度高。现场湖区试验证明了该组合导航系统的可行性和可靠性，，预测精度达到了规定的要求。 全文的研究工作主要有： (1)分别介绍了构成组合导航系统的捷联惯性导航系统、多普勒计程仪、电子罗盘及GPS的工作原理。在对各传感器的误差源进行分析的基础上建立了误差模型。 (2)进行了水下潜器的导航系统总体设计，实现组合导航技术的工程应用，并研究了电子罗盘误差补偿方法。 (3)进行了船位推算，通过仿真进行了分析。 (4)引入了卡尔曼滤波算法，分析了卡尔曼滤波的有色噪声白化方法，对SINS／DVL进行了数字仿真试验并进行了结果分析。 (5)进行了湖区试验。针对试验中出现的问题进行了分析，并对试验数据进行研究，验证了组合导航系统模型的合理性，为水下潜器的正常、可靠工作提供了有利的保障。 通过本文研究，证明了设计的组合导航系统可以为水下潜器提供高精度的导航定位。
【关键词】：水下潜器 SINS/DVL组合导航 卡尔曼滤波 船位推算
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U666.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 引言7
• 1.2 本论文的研究背景及意义7-8
• 1.3 导航定位技术8-10
• 1.3.1 导航的定义8
• 1.3.2 常用导航定位方法8-9
• 1.3.3 组合导航定位系统9-10
• 1.4 国内外导航定位系统的研究概况10-15
• 1.4.1 无人直升机导航系统11
• 1.4.2 弹道导弹的导航系统11-12
• 1.4.3 车辆导航系统12
• 1.4.4 潜用导航定位系统12-13
• 1.4.5 水下导航定位系统13-15
• 1.5 论文安排15-16
• 第二章 组合导航系统16-39
• 2.1 组合导航系统的组成16-19
• 2.2 捷联惯性导航系统19-27
• 2.2.1 惯性导航系统分类19-20
• 2.2.2 捷联惯性导航原理20-21
• 2.2.3 捷联惯导基本方程21-23
• 2.2.4 捷联惯导系统的误差类型及误差源23-24
• 2.2.5 捷联惯导系统的误差方程24-27
• 2.3 多普勒计程仪27-32
• 2.3.1 多普勒计程仪工作原理28-30
• 2.3.2 多普勒导航系统的速度及位置计算方程30
• 2.3.3 多普勒导航系统的误差方程30-32
• 2.4 GPS导航系统32-36
• 2.4.1 GPS系统组成32-33
• 2.4.2 GPS定位原理33-35
• 2.4.3 GPS误差分析35-36
• 2.5 电子罗盘36-38
• 2.5.1 电子罗盘工作原理37-38
• 2.5.2 电子罗盘的误差38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 组合导航技术的工程实现39-63
• 3.1 方案设计39-41
• 3.2 关键器件的选用41-46
• 3.2.1 捷联惯性导航系统41
• 3.2.2 多普勒计程仪41-42
• 3.2.3 GPS导航系统42-43
• 3.2.4 电子罗盘43-46
• 3.3 坐标转换46-48
• 3.3.1 大地坐标系转换成东北天坐标系46-47
• 3.3.2 东北天坐标系转换成大地坐标系47-48
• 3.4 船位推算48-54
• 3.4.1 船位推算原理48-50
• 3.4.2 船位推算方法50-53
• 3.4.3 船位推算仿真分析53-54
• 3.5 SINS/DVL组合导航设计54-62
• 3.5.1 卡尔曼滤波原理55
• 3.5.2 离散型卡尔曼滤波基本方程55-57
• 3.5.3 有色噪声的白化57-59
• 3.5.4 SINS/DVL组合导航卡尔曼滤波模型59-61
• 3.5.5 仿真试验分析61-62
• 3.6 本章小结62-63
• 第四章 实验数据分析63-70
• 4.1 湖区试验63-66
• 4.2 数据分析66-69
• 4.3 本章小结69-70
• 第五章 全文总结70-71
• 5.1 论文总结70
• 5.2 需进一步研究的内容70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74

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本文编号：420142