光纤陀螺捷联惯导/多普勒计程仪一体化组合导航方法研究
发布时间：2020-12-09 20:59
随着现代科技的发展,人类对海洋资源的探索和开发活动日益增加,各种水下航行器将得到大量应用,进而对水下导航系统的精度和可靠性要求越来越高。SINS/DVL组合导航系统以其优越的性能成为水面和水下重要的导航方式,在水下航行器中广泛应用。本文设计了 SINS/DVL一体化组合导航系统,实现多普勒计程仪与光纤陀螺捷联惯导的数据空间一致性,减小多普勒辅助捷联惯导组合系统中的误差,提高组合导航定位的精度。本文首先针对多普勒计程仪自身的测速误差,介绍了减小自身误差的方法和选择测量参数的标准。分析其影响组合导航系统的误差因素,对于多普勒计程仪安装误差的问题,建立安装误差角的滤波估计模型,以差分GPS作为船舶航行状态下的参考速度,采用卡尔曼滤波算法对安装误差角进行快速估计,通过仿真验证此方法的有效性。对于船舶姿态角摇摆带来的多普勒测速误差问题,采用四波束投影法测量船舶在IMU坐标系下的速度,应用捷联惯导系统输出的姿态转移矩阵将测量速度投影到导航系,达到多普勒与捷联惯导相互辅助的目的,实现数据的空间一致性,使得量测信息更为准确。其次,提出SINS/DVL一体化组合导航系统的原理设计,选取CKF和UKF作为...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１椭球体??
哈尔滨工程大学硕士学位论文??图２．１椭球体??沿子午圈，即南北方向上的曲率半径为：??４＇ｉ－Ｕ３，２?（２＿１）??沿卯酉圈，即东西方向的曲率半径为：??（２－２）??其中，Ｌ为载体所在的讳度。??２．重力场的分布??重力是由万有引力和离心力引起的。由于受地球形状的影响，地球上不同地点的重??力大小和指向也是不同的。这里简单地给了出离心力、重力和万有引力三者之间的关系，??如图２．２所示。??Ｉ??Ｉ??Ｉ??Ｉ??图２．２三种力的关系??其中，■／表示万有引力，Ｆ为离心力，Ｇ是重力。而且这三个向量之间的等量关系??应满足：Ｇ?＝?Ｊ?＋??能够看出
以及横滚角。两个坐标系之间的变换就可以通过它们的夹角，经三次角度转动得到。假??定导航坐标系依次绕轴旋转７，绕轴旋转０，绕〇义轴旋转／成为载体坐??标系。其转换关系不如图２．３所不。??ｆ?．??Ｘｎ（ＸｎＶＸｂ??图２．３导航系到载体系转动示意图??根据上面叙述的姿态角转动顺序，可以获得导航坐标系转动到载体坐标系的变换矩??阵??ｘｂ?ｃｏｓ／?０?－ｓｉｎ?７?１?０?０?ｃｏｓ＾?ｓｉｎｙ?０?ｘｎ??ｙｂ?＝?＾?１?〇?０?ｃｏｓ?汐?ｓｉｎ?沒－ｓｉｎ＾?ｃｏｓｙ／?０?ｙｎ??ｚｂ?ｓｉｎ／?０?ｃｏｓｙ?０?－?ｓｉｎ?ｉ９?ｃｏｓ?６?０?０?＾?ｚｎ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]非线性系统确定采样型滤波算法综述[J]. 王小旭,潘泉,黄鹤,高昂. 控制与决策. 2012(06)
[2]基于SRCKF的水下航行器动基座初始对准技术[J]. 郝燕玲,杨峻巍,陈亮,郝金会. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(02)
[3]船用多普勒计程仪误差分析[J]. 阳跃图. 天津航海. 2011(02)
[4]DVL安装角估计方法在水下组合导航系统中的应用[J]. 朱春云,庄广琛,宋雅兰,马小艳. 中国惯性技术学报. 2011(01)
[5]面向舰船应用的光纤陀螺工程化关键技术[J]. 于强,郝燕玲. 舰船科学技术. 2009(03)
[6]简化UKF滤波在SINS大失准角初始对准中的应用[J]. 严恭敏,严卫生,徐德民. 中国惯性技术学报. 2008(03)
[7]非线性滤波理论的发展[J]. 史延春. 科技咨询导报. 2007(23)
[8]多普勒测速声呐在小型潜器中应用的分析[J]. 张少平,唐楚华. 声学与电子工程. 2006(01)
[9]一种用于传感器故障检测的改进残差检验法[J]. 管桦,魏瑞轩. 空军工程大学学报(自然科学版). 2005(03)
[10]系统故障检测理论在容错组合导航设计中的应用[J]. 秦永元,牛惠芳. 西北工业大学学报. 1998(03)
博士论文
[1]Cubature卡尔曼滤波及其在导航中的应用研究[D]. 唐李军.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]基于CKF的SINS/DVL组合导航系统设计与仿真[D]. 黄莺.哈尔滨工程大学 2013
[2]多传感器导航信息集成系统的研究[D]. 王德利.大连海事大学 2012
[3]SINS/DVL组合导航技术研究[D]. 吕召鹏.国防科学技术大学 2011
[4]地地导弹GPS/SAR/INS组合导航方法研究[D]. 曹林.哈尔滨工业大学 2011
[5]SINS/DVL组合导航技术研究[D]. 李亮.哈尔滨工程大学 2009
[6]基于ARM的实时多任务组合导航系统的研究[D]. 雷正林.哈尔滨工程大学 2008
[7]组合导航系统在水下潜器中的应用[D]. 黄鸣敏.南京理工大学 2007
[8]AUV高精度组合导航技术研究[D]. 郭真.哈尔滨工程大学 2005
[9]组合导航系统中信息融合与故障检测理论研究[D]. 吕慧彧.西北工业大学 2004
[10]智能容错组合导航系统的设计与研究[D]. 陈勤.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：2907467
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１椭球体??
哈尔滨工程大学硕士学位论文??图２．１椭球体??沿子午圈，即南北方向上的曲率半径为：??４＇ｉ－Ｕ３，２?（２＿１）??沿卯酉圈，即东西方向的曲率半径为：??（２－２）??其中，Ｌ为载体所在的讳度。??２．重力场的分布??重力是由万有引力和离心力引起的。由于受地球形状的影响，地球上不同地点的重??力大小和指向也是不同的。这里简单地给了出离心力、重力和万有引力三者之间的关系，??如图２．２所示。??Ｉ??Ｉ??Ｉ??Ｉ??图２．２三种力的关系??其中，■／表示万有引力，Ｆ为离心力，Ｇ是重力。而且这三个向量之间的等量关系??应满足：Ｇ?＝?Ｊ?＋??能够看出
以及横滚角。两个坐标系之间的变换就可以通过它们的夹角，经三次角度转动得到。假??定导航坐标系依次绕轴旋转７，绕轴旋转０，绕〇义轴旋转／成为载体坐??标系。其转换关系不如图２．３所不。??ｆ?．??Ｘｎ（ＸｎＶＸｂ??图２．３导航系到载体系转动示意图??根据上面叙述的姿态角转动顺序，可以获得导航坐标系转动到载体坐标系的变换矩??阵??ｘｂ?ｃｏｓ／?０?－ｓｉｎ?７?１?０?０?ｃｏｓ＾?ｓｉｎｙ?０?ｘｎ??ｙｂ?＝?＾?１?〇?０?ｃｏｓ?汐?ｓｉｎ?沒－ｓｉｎ＾?ｃｏｓｙ／?０?ｙｎ??ｚｂ?ｓｉｎ／?０?ｃｏｓｙ?０?－?ｓｉｎ?ｉ９?ｃｏｓ?６?０?０?＾?ｚｎ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]非线性系统确定采样型滤波算法综述[J]. 王小旭,潘泉,黄鹤,高昂. 控制与决策. 2012(06)
[2]基于SRCKF的水下航行器动基座初始对准技术[J]. 郝燕玲,杨峻巍,陈亮,郝金会. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(02)
[3]船用多普勒计程仪误差分析[J]. 阳跃图. 天津航海. 2011(02)
[4]DVL安装角估计方法在水下组合导航系统中的应用[J]. 朱春云,庄广琛,宋雅兰,马小艳. 中国惯性技术学报. 2011(01)
[5]面向舰船应用的光纤陀螺工程化关键技术[J]. 于强,郝燕玲. 舰船科学技术. 2009(03)
[6]简化UKF滤波在SINS大失准角初始对准中的应用[J]. 严恭敏,严卫生,徐德民. 中国惯性技术学报. 2008(03)
[7]非线性滤波理论的发展[J]. 史延春. 科技咨询导报. 2007(23)
[8]多普勒测速声呐在小型潜器中应用的分析[J]. 张少平,唐楚华. 声学与电子工程. 2006(01)
[9]一种用于传感器故障检测的改进残差检验法[J]. 管桦,魏瑞轩. 空军工程大学学报(自然科学版). 2005(03)
[10]系统故障检测理论在容错组合导航设计中的应用[J]. 秦永元,牛惠芳. 西北工业大学学报. 1998(03)
博士论文
[1]Cubature卡尔曼滤波及其在导航中的应用研究[D]. 唐李军.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]基于CKF的SINS/DVL组合导航系统设计与仿真[D]. 黄莺.哈尔滨工程大学 2013
[2]多传感器导航信息集成系统的研究[D]. 王德利.大连海事大学 2012
[3]SINS/DVL组合导航技术研究[D]. 吕召鹏.国防科学技术大学 2011
[4]地地导弹GPS/SAR/INS组合导航方法研究[D]. 曹林.哈尔滨工业大学 2011
[5]SINS/DVL组合导航技术研究[D]. 李亮.哈尔滨工程大学 2009
[6]基于ARM的实时多任务组合导航系统的研究[D]. 雷正林.哈尔滨工程大学 2008
[7]组合导航系统在水下潜器中的应用[D]. 黄鸣敏.南京理工大学 2007
[8]AUV高精度组合导航技术研究[D]. 郭真.哈尔滨工程大学 2005
[9]组合导航系统中信息融合与故障检测理论研究[D]. 吕慧彧.西北工业大学 2004
[10]智能容错组合导航系统的设计与研究[D]. 陈勤.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：2907467
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