基于联合定位的水下主动声学设备性能检验方法研究
发布时间：2021-08-29 02:58
随着海洋开发和海洋探索活动的日益频繁,水声设备性能参数的测量以及性能检验变得越来越重要。尤其是外场条件下对水下主动声学设备的声学参数测量,需要设计一款基于水下潜器的现场联合定位和声学测量系统,完成对水下目标的定位和声学参数测量,并通过Labview上位机系统完成对导航和定位的显示界面设计,本文正是基于这样的需求展开了以下几部分的相关研究。首先,基于水下潜器搭载的惯性导航系统,分析陀螺仪和角速度计解算原理,完成潜器位置、速度以及载体姿态的计算,并针对惯导系统误差积累的缺陷,提出了将惯性导航系统与多普勒计程仪信息融合,通过Kalman滤波器完成数据滤波处理,并研究潜器以入水点的GPS位置推算水中运动轨迹。其次,通过捷联惯导系统与声学定位系统联合完成水下目标的绝对位置推算,基于四元十字阵被动定位系统,提出双曲交汇法和方位交汇法,分析两者定位误差来源并提出改进办法。针对CW信号,利用脉冲前沿粗测法和Notch滤波器结合的方法;针对LFM信号提出相关函数加权和相关峰插值的方法,针对被动定位模型近似误差以及四元平面阵垂直方向定位误差,提出遗传优化算法的应用,通过仿真和外场实验来验证算法的有效性。再...
【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１．１?ＣＲ－１水下航行器?图１．２?“蚊龙号”水下潜器??
■Ｍｂ漏論曹??图１．３?“蓝鳍金枪鱼”水下潜器?图１．４ＲＥＭＵＳ６００水下潜器??１．２．２水下潜器组合导航研究现状??导航系统是舰船和各种航行器不可缺少的核心装备，可以在预先规划好航行轨迹的??前提下，它能够使目标载体准确的运动到目的地。此外，导航系统能够提供必要的参数，??比如姿态角、位置、速度等信息，主要的导航模式有天文导航、无线电导航以及惯性导??航；其中，天文导航主要是通过观测天体来确定航行体的位置，导航仪器简单可靠，不??需要陆岸设备，精度不受距离影响，缺点是不能连续工作；无线电导航主要是通过无线??电电波来确定载体与参考点的方位或者距离信息来确定载体的位置，不受气象条件的影??响，精度较高，不足之处是容易被人为干扰，尤其是战时容易为敌方破坏和利用；惯性??导航可以完全依靠自身的惯性元器件
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【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于集中滤波的SINS/DVL/USBL水下组合导航算法[J]. 张亚文,莫明岗,马小艳,江薇. 导航定位与授时. 2017(01)
[2]一种改进遗传算法在TDOA定位中的应用[J]. 陆音,蒋康荣. 计算机仿真. 2016(12)
[3]Deep Sea AUV Navigation Using Multiple Acoustic Beacons[J]. 冀大雄,宋伟,赵宏宇,刘健. China Ocean Engineering. 2016(02)
[4]多途条件下近场声源三维被动定位[J]. 梁国龙,韩博,孙向前. 兵工学报. 2014(03)
[5]用于声线跟踪定位的自适应分层方法[J]. 张居成,郑翠娥,孙大军. 哈尔滨工程大学学报. 2013(12)
[6]基于最小二乘方法的单机测向定位算法[J]. 何青益,赵地. 舰船电子对抗. 2013(01)
[7]利用相关峰内插时延估计提高四元阵定位精度[J]. 郑琛瑶,潘泉,董真杰. 声学技术. 2012(05)
[8]基于LabVIEW和TCP的数据采集系统设计与实现[J]. 姚娟,张志杰,李丽芳. 电子技术应用. 2012(07)
[9]多站纯方位无源定位算法研究进展[J]. 王本才,王国宏,何友. 电光与控制. 2012(05)
[10]基于广义互相关算法的时延估计[J]. 梁宇,马良,纳霞,陈晨. 计算机科学. 2011(S1)
硕士论文
[1]基于嵌入式Web服务器家居远程监控的研究[D]. 李成国.哈尔滨理工大学 2013
[2]网站综合监控系统的设计与实现[D]. 张一.西安电子科技大学 2013
[3]基于微惯性/多普勒的组合导航方法研究[D]. 刘亚龙.哈尔滨工程大学 2012
[4]船用光纤捷联系统传递对准技术研究[D]. 王武剑.哈尔滨工程大学 2011
[5]低频声管测试技术研究[D]. 鄂治群.哈尔滨工程大学 2009
[6]AUV捷联式惯性导航系统研究[D]. 于青.中国海洋大学 2008
[7]电火花声源的声特性及其性能改进研究[D]. 郑文博.哈尔滨工程大学 2008
[8]微小型组合导航系统设计与实验研究[D]. 周丕森.上海交通大学 2008
[9]基于MEMS技术的微型组合导航系统建模[D]. 刘安鹏.西北工业大学 2005
本文编号：3369764
【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１．１?ＣＲ－１水下航行器?图１．２?“蚊龙号”水下潜器??
■Ｍｂ漏論曹??图１．３?“蓝鳍金枪鱼”水下潜器?图１．４ＲＥＭＵＳ６００水下潜器??１．２．２水下潜器组合导航研究现状??导航系统是舰船和各种航行器不可缺少的核心装备，可以在预先规划好航行轨迹的??前提下，它能够使目标载体准确的运动到目的地。此外，导航系统能够提供必要的参数，??比如姿态角、位置、速度等信息，主要的导航模式有天文导航、无线电导航以及惯性导??航；其中，天文导航主要是通过观测天体来确定航行体的位置，导航仪器简单可靠，不??需要陆岸设备，精度不受距离影响，缺点是不能连续工作；无线电导航主要是通过无线??电电波来确定载体与参考点的方位或者距离信息来确定载体的位置，不受气象条件的影??响，精度较高，不足之处是容易被人为干扰，尤其是战时容易为敌方破坏和利用；惯性??导航可以完全依靠自身的惯性元器件
ｍ?ｕ?４??■Ｍｂ漏論曹??图１．３?“蓝鳍金枪鱼”水下潜器?图１．４ＲＥＭＵＳ６００水下潜器??１．２．２水下潜器组合导航研究现状??导航系统是舰船和各种航行器不可缺少的核心装备，可以在预先规划好航行轨迹的??前提下，它能够使目标载体准确的运动到目的地。此外，导航系统能够提供必要的参数，??比如姿态角、位置、速度等信息，主要的导航模式有天文导航、无线电导航以及惯性导??航；其中，天文导航主要是通过观测天体来确定航行体的位置，导航仪器简单可靠，不??需要陆岸设备，精度不受距离影响，缺点是不能连续工作；无线电导航主要是通过无线??电电波来确定载体与参考点的方位或者距离信息来确定载体的位置，不受气象条件的影??响，精度较高，不足之处是容易被人为干扰，尤其是战时容易为敌方破坏和利用；惯性??导航可以完全依靠自身的惯性元器件
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于集中滤波的SINS/DVL/USBL水下组合导航算法[J]. 张亚文,莫明岗,马小艳,江薇. 导航定位与授时. 2017(01)
[2]一种改进遗传算法在TDOA定位中的应用[J]. 陆音,蒋康荣. 计算机仿真. 2016(12)
[3]Deep Sea AUV Navigation Using Multiple Acoustic Beacons[J]. 冀大雄,宋伟,赵宏宇,刘健. China Ocean Engineering. 2016(02)
[4]多途条件下近场声源三维被动定位[J]. 梁国龙,韩博,孙向前. 兵工学报. 2014(03)
[5]用于声线跟踪定位的自适应分层方法[J]. 张居成,郑翠娥,孙大军. 哈尔滨工程大学学报. 2013(12)
[6]基于最小二乘方法的单机测向定位算法[J]. 何青益,赵地. 舰船电子对抗. 2013(01)
[7]利用相关峰内插时延估计提高四元阵定位精度[J]. 郑琛瑶,潘泉,董真杰. 声学技术. 2012(05)
[8]基于LabVIEW和TCP的数据采集系统设计与实现[J]. 姚娟,张志杰,李丽芳. 电子技术应用. 2012(07)
[9]多站纯方位无源定位算法研究进展[J]. 王本才,王国宏,何友. 电光与控制. 2012(05)
[10]基于广义互相关算法的时延估计[J]. 梁宇,马良,纳霞,陈晨. 计算机科学. 2011(S1)
硕士论文
[1]基于嵌入式Web服务器家居远程监控的研究[D]. 李成国.哈尔滨理工大学 2013
[2]网站综合监控系统的设计与实现[D]. 张一.西安电子科技大学 2013
[3]基于微惯性/多普勒的组合导航方法研究[D]. 刘亚龙.哈尔滨工程大学 2012
[4]船用光纤捷联系统传递对准技术研究[D]. 王武剑.哈尔滨工程大学 2011
[5]低频声管测试技术研究[D]. 鄂治群.哈尔滨工程大学 2009
[6]AUV捷联式惯性导航系统研究[D]. 于青.中国海洋大学 2008
[7]电火花声源的声特性及其性能改进研究[D]. 郑文博.哈尔滨工程大学 2008
[8]微小型组合导航系统设计与实验研究[D]. 周丕森.上海交通大学 2008
[9]基于MEMS技术的微型组合导航系统建模[D]. 刘安鹏.西北工业大学 2005
本文编号：3369764
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