基于水下航行器的SINS/DVL组合导航技术研究
发布时间：2021-08-26 14:20
捷联式惯性系统（SINS）具有自主、短时定位精度高、但误差随时间累积的特点,多普勒计程仪（DVL）能测量得到的速度信息的精度较高,因此,SINS/DVL组合系统就具有了较强的自主性和较高的导航精度,是目前广泛应用的较为成熟水下导航系统。本文对SINS/DVL组合导航系统进行了研究,并针对DVL测量数据失效的情况下如何保证该导航系统的定位精度方面进行了深入探讨。本文首先论述了捷联惯导系统的工作原理、误差来源以及建立了位置、速度和姿态角的误差方程,此外还论述了多普勒计程仪的测速度原理、误差来源与误差建模。其次,建立了SINS/DVL组合导航方式的卡尔曼滤波系统状态方程和量测方程,并对SINS/DVL组合导航系统进行了数学仿真。从仿真结果可以看出,经过卡尔曼滤波和反馈校正后,可以有效补偿组合导航系统的位置误差和速度误差,使组合系统达到了一定导航定位精度。然后,为了在DVL测量数据无效时仍然能保证SINS/DVL组合系统的定位精度,本文研究了把AUV动力学模型和自适应神经模糊推理系统（ANFIS）引入组合系统,辅助SINS/DVL进行导航的方法。一方面,AUV动力学模型能根据作用在其上的外力来...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２光学惯导系统法国ＰＨＩＮＳ??
哈尔滨工程大学硕士学位论文??无人水下航行器“ＣＲ－０１”号如图１．３所示。??￡＇??＼??图１．３无人水下航行器“ＣＲ－０１”号??很早以前国外就开始了水下航行器的研究工作，研究到目前为止也取得了不少丰硕??的成果。美国早在１９３４年就已经把载人水下机器人研制出来了，无人有缆水下机器人??也相继问世。“ＵＵＶ”号自主水下机器人经过美国国防高级研究计划局和某研究机构的??共同努力于１９９０年研制成功。美国Ｋｅａｒｆｏｔｔ公司还和丹麦ＭａｒｉｄａｎＡ／Ｓ公司共同研制??成的一个水下系统ＳＩＮＳ／ＤＶＬ的定位精度可达航程的０．０３％，它需要载体距离海底的??距离在２００ｍ以内，这就是著名的ＭＡＲＰ０Ｓ号。２００５年诞生的Ｈｕｇｉｎ?３０００型水下航行??器在社会各界都得到了广泛应用，它是由挪威Ｋ〇ｎｇＳｂｅｒｇ［５］研制的。Ｈｕｇｉｎ?３０００的性能??非常好，可以搭载多种传感器下潜到３０００米，它充分利用了?ＳＩＮＳ和ＤＶＬ这两个主要??的导航设备各自的优势。Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００无人水下潜航器如图１．４。??图１．４?Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００无人水下潜航器??１．３组合导航信息融合研究现状??信息融合就是一个对信息的处理过程，它把来自多个传感器的量测信息根据设定的??规则利用计算机技术进行综合优化分析
图１．３无人水下航行器“ＣＲ－０１”号??很早以前国外就开始了水下航行器的研究工作，研究到目前为止也取得了不少的成果。美国早在１９３４年就已经把载人水下机器人研制出来了，无人有缆水下机也相继问世。“ＵＵＶ”号自主水下机器人经过美国国防高级研究计划局和某研究机共同努力于１９９０年研制成功。美国Ｋｅａｒｆｏｔｔ公司还和丹麦ＭａｒｉｄａｎＡ／Ｓ公司共同成的一个水下系统ＳＩＮＳ／ＤＶＬ的定位精度可达航程的０．０３％，它需要载体距离海距离在２００ｍ以内，这就是著名的ＭＡＲＰ０Ｓ号。２００５年诞生的Ｈｕｇｉｎ?３０００型水下器在社会各界都得到了广泛应用，它是由挪威Ｋ〇ｎｇＳｂｅｒｇ［５］研制的。Ｈｕｇｉｎ?３０００的非常好，可以搭载多种传感器下潜到３０００米，它充分利用了?ＳＩＮＳ和ＤＶＬ这两个的导航设备各自的优势。Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００无人水下潜航器如图１．４。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非线性技术的AUV组合导航新方法[J]. 董渊科,刘明雍,胡俊伟. 火力与指挥控制. 2011(12)
[2]基于小波和人工智能技术的车辆无缝定位技术研究[J]. 张涛,徐晓苏. 控制与决策. 2010(07)
[3]自适应神经模糊推理系统（ANFIS）及其仿真[J]. 顾秀萍. 火力与指挥控制. 2010(02)
[4]潜艇水动力系数数值计算[J]. 詹成胜,刘祖源,程细得. 船海工程. 2008(03)
[5]AUV的研究现状与发展趋势[J]. 马伟锋,胡震. 火力与指挥控制. 2008(06)
[6]无缝GPS/INS组合导航系统的设计与实现[J]. 何晓峰,胡小平,唐康华. 国防科技大学学报. 2008(01)
[7]6自由度水下机器人动力学分析与运动控制[J]. 边宇枢,高志慧,贠超. 机械工程学报. 2007(07)
[8]多普勒测速仪/捷联惯导组合导航技术研究[J]. 秦瑞,王顺伟,袁晓峰,季德成. 战术导弹技术. 2006(06)
[9]MEMS陀螺仪随机漂移误差研究[J]. 吉训生,王寿荣. 宇航学报. 2006(04)
[10]GPS/DR/MM组合导航中的车辆定位精度研究[J]. 谢彩香,林宗坚,刘召芹,刘峰. 测绘科学. 2006(01)
博士论文
[1]基于扁平UUV动力学模型的导航定位与路径跟随控制方法研究[D]. 周佳加.哈尔滨工程大学 2012
[2]地磁场测量及水下磁定位技术研究[D]. 黄玉.哈尔滨工程大学 2011
[3]车载导航系统自主重构技术与信息融合算法研究[D]. 曹梦龙.哈尔滨工业大学 2009
[4]水下潜器组合导航定位及数据融合技术研究[D]. 张爱军.南京理工大学 2009
[5]车载组合导航信息融合算法研究与系统实现[D]. 徐田来.哈尔滨工业大学 2007
[6]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]基于DSP的无人机飞控系统的设计[D]. 徐晓鹏.南昌航空大学 2012
[2]小型AUV动力学建模及推力控制研究[D]. 吴乃龙.中国海洋大学 2012
[3]FOG SINS/DVL组合导航算法研究[D]. 徐文.哈尔滨工程大学 2012
[4]SINS/DVL组合导航技术研究[D]. 吕召鹏.国防科学技术大学 2011
[5]基于SINS/DVL/GPS的AUV组合导航系统关键技术研究[D]. 潘学松.中国海洋大学 2011
[6]AUV动力学模型辅助的航位推算方法研究[D]. 彭树萍.哈尔滨工程大学 2011
[7]基于DSP和FPGA的机载导航计算机设计[D]. 李玉寰.南京理工大学 2010
[8]捷联惯导和组合导航的仿真研究[D]. 李晓峰.西安电子科技大学 2010
[9]GPS/SINS/SAR组合导航系统信息融合及误差修正技术研究[D]. 黄金山.西安电子科技大学 2010
[10]GPS/INS组合导航系统研究及实现[D]. 李倩.上海交通大学 2010
本文编号：3364401
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２光学惯导系统法国ＰＨＩＮＳ??
哈尔滨工程大学硕士学位论文??无人水下航行器“ＣＲ－０１”号如图１．３所示。??￡＇??＼??图１．３无人水下航行器“ＣＲ－０１”号??很早以前国外就开始了水下航行器的研究工作，研究到目前为止也取得了不少丰硕??的成果。美国早在１９３４年就已经把载人水下机器人研制出来了，无人有缆水下机器人??也相继问世。“ＵＵＶ”号自主水下机器人经过美国国防高级研究计划局和某研究机构的??共同努力于１９９０年研制成功。美国Ｋｅａｒｆｏｔｔ公司还和丹麦ＭａｒｉｄａｎＡ／Ｓ公司共同研制??成的一个水下系统ＳＩＮＳ／ＤＶＬ的定位精度可达航程的０．０３％，它需要载体距离海底的??距离在２００ｍ以内，这就是著名的ＭＡＲＰ０Ｓ号。２００５年诞生的Ｈｕｇｉｎ?３０００型水下航行??器在社会各界都得到了广泛应用，它是由挪威Ｋ〇ｎｇＳｂｅｒｇ［５］研制的。Ｈｕｇｉｎ?３０００的性能??非常好，可以搭载多种传感器下潜到３０００米，它充分利用了?ＳＩＮＳ和ＤＶＬ这两个主要??的导航设备各自的优势。Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００无人水下潜航器如图１．４。??图１．４?Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００无人水下潜航器??１．３组合导航信息融合研究现状??信息融合就是一个对信息的处理过程，它把来自多个传感器的量测信息根据设定的??规则利用计算机技术进行综合优化分析
图１．３无人水下航行器“ＣＲ－０１”号??很早以前国外就开始了水下航行器的研究工作，研究到目前为止也取得了不少的成果。美国早在１９３４年就已经把载人水下机器人研制出来了，无人有缆水下机也相继问世。“ＵＵＶ”号自主水下机器人经过美国国防高级研究计划局和某研究机共同努力于１９９０年研制成功。美国Ｋｅａｒｆｏｔｔ公司还和丹麦ＭａｒｉｄａｎＡ／Ｓ公司共同成的一个水下系统ＳＩＮＳ／ＤＶＬ的定位精度可达航程的０．０３％，它需要载体距离海距离在２００ｍ以内，这就是著名的ＭＡＲＰ０Ｓ号。２００５年诞生的Ｈｕｇｉｎ?３０００型水下器在社会各界都得到了广泛应用，它是由挪威Ｋ〇ｎｇＳｂｅｒｇ［５］研制的。Ｈｕｇｉｎ?３０００的非常好，可以搭载多种传感器下潜到３０００米，它充分利用了?ＳＩＮＳ和ＤＶＬ这两个的导航设备各自的优势。Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００无人水下潜航器如图１．４。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非线性技术的AUV组合导航新方法[J]. 董渊科,刘明雍,胡俊伟. 火力与指挥控制. 2011(12)
[2]基于小波和人工智能技术的车辆无缝定位技术研究[J]. 张涛,徐晓苏. 控制与决策. 2010(07)
[3]自适应神经模糊推理系统（ANFIS）及其仿真[J]. 顾秀萍. 火力与指挥控制. 2010(02)
[4]潜艇水动力系数数值计算[J]. 詹成胜,刘祖源,程细得. 船海工程. 2008(03)
[5]AUV的研究现状与发展趋势[J]. 马伟锋,胡震. 火力与指挥控制. 2008(06)
[6]无缝GPS/INS组合导航系统的设计与实现[J]. 何晓峰,胡小平,唐康华. 国防科技大学学报. 2008(01)
[7]6自由度水下机器人动力学分析与运动控制[J]. 边宇枢,高志慧,贠超. 机械工程学报. 2007(07)
[8]多普勒测速仪/捷联惯导组合导航技术研究[J]. 秦瑞,王顺伟,袁晓峰,季德成. 战术导弹技术. 2006(06)
[9]MEMS陀螺仪随机漂移误差研究[J]. 吉训生,王寿荣. 宇航学报. 2006(04)
[10]GPS/DR/MM组合导航中的车辆定位精度研究[J]. 谢彩香,林宗坚,刘召芹,刘峰. 测绘科学. 2006(01)
博士论文
[1]基于扁平UUV动力学模型的导航定位与路径跟随控制方法研究[D]. 周佳加.哈尔滨工程大学 2012
[2]地磁场测量及水下磁定位技术研究[D]. 黄玉.哈尔滨工程大学 2011
[3]车载导航系统自主重构技术与信息融合算法研究[D]. 曹梦龙.哈尔滨工业大学 2009
[4]水下潜器组合导航定位及数据融合技术研究[D]. 张爱军.南京理工大学 2009
[5]车载组合导航信息融合算法研究与系统实现[D]. 徐田来.哈尔滨工业大学 2007
[6]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]基于DSP的无人机飞控系统的设计[D]. 徐晓鹏.南昌航空大学 2012
[2]小型AUV动力学建模及推力控制研究[D]. 吴乃龙.中国海洋大学 2012
[3]FOG SINS/DVL组合导航算法研究[D]. 徐文.哈尔滨工程大学 2012
[4]SINS/DVL组合导航技术研究[D]. 吕召鹏.国防科学技术大学 2011
[5]基于SINS/DVL/GPS的AUV组合导航系统关键技术研究[D]. 潘学松.中国海洋大学 2011
[6]AUV动力学模型辅助的航位推算方法研究[D]. 彭树萍.哈尔滨工程大学 2011
[7]基于DSP和FPGA的机载导航计算机设计[D]. 李玉寰.南京理工大学 2010
[8]捷联惯导和组合导航的仿真研究[D]. 李晓峰.西安电子科技大学 2010
[9]GPS/SINS/SAR组合导航系统信息融合及误差修正技术研究[D]. 黄金山.西安电子科技大学 2010
[10]GPS/INS组合导航系统研究及实现[D]. 李倩.上海交通大学 2010
本文编号：3364401
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