AUV高精度组合导航技术研究

发布时间：2017-06-18 19:06

  本文关键词：AUV高精度组合导航技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题以实际科研项目为背景,针对水下潜器导航系统的关键技术进行研究。论文的主要工作有: 在多传感器信息融合技术的基础上,重点介绍了卡尔曼滤波器的工作原理和设计方法,分析了影响卡尔曼滤波精度的几个因素,并结合工程实现方式,重点介绍了噪声协方差阵的选取和设计方法。 为了使SINS/GPS组合导航系统在GPS信息不可用时,仍能提供较高的定位精度,本文重点介绍了捷联惯导系统与GPS组合导航中的预测技术,分析了卡尔曼滤波器对系统误差状态的估值效果。本文通过对不同的运动状态进行仿真实验,给出了基于卡尔曼滤波算法得到的预测误差与运动状态的关系。仿真实验表明,影响SINS/GPS组合导航系统预测精度的主要因素是航向机动。并提出了在载体机动时,使用一种改进的卡尔曼滤波算法。所得到的分析结论对预测结果在SINS/GPS组合中的实际应用提供了依据,同时,车载试验表明,SINS/GPS组合导航系统在GPS信息不可用的情况下有很好的预测效果。 水下自主潜器工作时,水下定位采用SINS/DVL组合模式。本文针对AUV自身特点,基于SINS/DVL组合导航工作模式,提出在航向机动时引入惯导的航向信息/DVL推位的组合导航方案,并比较了AUV常用的两种导航技术的定位精度。仿真结果表明:采用基于SINS/DVL组合导航与惯导的航向信息/DVL推位相结合的方案能有效提高航行机动时的定位精度,并在整体上优于惯导的航向信息/DVL导航系统。 最后,通过海上试验验证了AUV的组合导航系统模型,为AUV的实际航行提供了有力的保证。
【关键词】：水下潜器 捷联惯导系统 组合导航 预测 罗经
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V249.3
【目录】：

• 第1章 绪论11-18
• 1．1 国内外水下潜器的发展现状11-14
• 1．1．1 国外水下潜器发展现状12-13
• 1．1．2 国内水下潜器发展现状13-14
• 1．2 捷联式组合导航技术14-16
• 1．3 水下潜器导航系统的发展现状16-17
• 1．4 课题的研究意义和论文的主要工作17-18
• 第2章 潜器SINS初始对准实用化技术研究18-31
• 2．1 引言18-19
• 2．2 几种最优估计方法19-23
• 2．2．1 最小二乘法19-20
• 2．2．2 最小方差估计20-21
• 2．2．3 极大验后估计21-22
• 2．2．4 极大似然估计22-23
• 2．2．5 几种最大估计的比较23
• 2．3 卡尔曼滤波算法23-27
• 2．3．1 基本滤波算法24-27
• 2．3．2 卡尔曼滤波的精度27
• 2．4 卡尔曼滤波算法的修正27-30
• 2．4．1 初始条件对卡尔曼滤波精度的影响27
• 2．4．2 噪声协方差阵对卡尔曼滤波精度的影响27-30
• 2．5 本章小结30-31
• 第3章 水下潜器组合导航系统的设计及实现31-43
• 3．1 引言31
• 3．2 捷联惯性导航系统31-34
• 3．2．1 捷联惯性导航系统内部结构31-33
• 3．2．2 捷联惯导的误差方程33-34
• 3．3 GPS导航系统34-37
• 3．3．1 GPS定位原理34-35
• 3．3．2 GPS数学模型35-37
• 3．4 多普勒计程仪37-39
• 3．5 组合导航系统的构成39-42
• 3．5．1 输出校正41
• 3．5．2 反馈校正41-42
• 3．6 本章小结42-43
• 第4章 机动情况下组合导航系统预测精度研究43-53
• 4．1 引言43
• 4．2 SINS/GPS组合导航系统模型43-47
• 4．3 预测状态及预测方程47
• 4．4 预测效果的评估组合导航系统校正技术的仿真47-48
• 4．5 不同运动状态下预测效果的仿真48-51
• 4．6 卡尔曼滤波算法的改进51-52
• 4．7 车载试验52
• 4．8 本章小结52-53
• 第5章 水下潜器组合导航系统长期工作模式研究53-62
• 5．1 引言53-54
• 5．2 AUV常用组合模式介绍54-57
• 5．2．1 SINS/DVL组合导航系统模型54-56
• 5．2．2 罗经+多普勒计程仪原理56-57
• 5．3 不同环境下两种工作模式的比较57-60
• 5．4 改进的组合模式60-61
• 5．5 本章小结61-62
• 第6章 AUV组合导航技术试验研究62-71
• 6．1 引言62
• 6．2 传感器正常工作参考标准62-63
• 6．3 SINS/DVL组合导航技术验证63-70
• 6．4 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果75-76
• 致谢76

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 宋振华;战兴群;张炎华;;基于联邦卡尔曼滤波器的水下机器人自主导航[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 陈剑峰;水下航行器组合导航系统容错方法研究[D];西北工业大学;2007年

2 王宇;基于Vxworks的SINS/GPS组合导航系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2007年

3 朱怡;水下潜器水动力模型简化及参数辨识研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

4 舒舟;组合导航系统故障诊断与智能容错相关问题研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

5 李静;UKF滤波方法在组合导航系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

6 黄鸣敏;组合导航系统在水下潜器中的应用[D];南京理工大学;2007年

  本文关键词：AUV高精度组合导航技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：460471