本文關(guān)鍵詞：多艦艇協(xié)同導(dǎo)航誤差分析與算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為維護(hù)國家的軍事安全及領(lǐng)土主權(quán)的重要工具之一，水面無人艇現(xiàn)在正受到越來越多的重視。隨著任務(wù)要求越來越高，具有低成本、高性能的多無人艇系統(tǒng)正成為研究熱點(diǎn)，而高精度的導(dǎo)航定位是多無人艇系統(tǒng)完成任務(wù)的必要保障。本文針對(duì)多無人艇系統(tǒng)，對(duì)多無人艇協(xié)同導(dǎo)航定位技術(shù)展開研究。論文的主要工作有： 1、針對(duì)主從式協(xié)同導(dǎo)航定位系統(tǒng)中領(lǐng)航艇的SINS/DVL組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行研究。分析了SINS和DVL的基本工作原理，推導(dǎo)了慣導(dǎo)基本方程及DVL的速度計(jì)算公式，建立了DVL誤差模型；重點(diǎn)研究了在大失準(zhǔn)角條件下基于歐拉平臺(tái)誤差角的SINS誤差模型，推導(dǎo)了其誤差方程；最后建立了SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型，并進(jìn)行了仿真分析。 2、從影響協(xié)同導(dǎo)航測(cè)距精度的角度，對(duì)影響協(xié)同導(dǎo)航定位精度的因素（包括聲速誤差、時(shí)鐘同步、時(shí)間延遲等）分別進(jìn)行了定量或定性分析，并對(duì)協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)中跟隨艇上所使用的航位推算方法進(jìn)行了誤差分析。 3、針對(duì)多無人艇系統(tǒng)中存在的多領(lǐng)航艇和單領(lǐng)航艇兩種協(xié)同導(dǎo)航定位方法，展開了深入研究。分別介紹了基于多領(lǐng)航艇和單領(lǐng)航艇方法的協(xié)同導(dǎo)航定位原理，建立了兩者的定位模型，并給出了基于EKF的協(xié)同導(dǎo)航定位算法，仿真結(jié)果表明，多領(lǐng)航艇和單領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航定位算法都能對(duì)跟隨艇進(jìn)行有效定位。并運(yùn)用非線性可觀測(cè)性理論，對(duì)單領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)的可觀測(cè)性進(jìn)行了分析，，結(jié)果表明在運(yùn)用EKF濾波器時(shí)，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆窂揭?guī)劃以提高系統(tǒng)的定位精度。 4、針對(duì)在實(shí)際工作中所存在的時(shí)間延遲對(duì)多無人艇系統(tǒng)協(xié)同定位造成的影響，研究了基于延時(shí)的多無人艇協(xié)同導(dǎo)航定位算法。首先針對(duì)狀態(tài)補(bǔ)償法，推導(dǎo)了時(shí)間延遲下的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)誤差，給出了基于狀態(tài)補(bǔ)償?shù)腄EKF算法設(shè)計(jì)，通過仿真證明了狀態(tài)補(bǔ)償算法能對(duì)由時(shí)間延遲引起的協(xié)同定位誤差進(jìn)行有效補(bǔ)償；由于狀態(tài)補(bǔ)償法得到的估計(jì)不是最優(yōu)估計(jì)，隨后提出了一種基于量測(cè)更新的協(xié)同定位方法，將延時(shí)信息引入狀態(tài)方程、量測(cè)方程中，完成系統(tǒng)方程的重構(gòu)，然后重新推導(dǎo)了系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)公式，最終給出了濾波增益和狀態(tài)估計(jì)均方差公式，仿真證明量測(cè)更新法比狀態(tài)補(bǔ)償法效果更好，能大大提高時(shí)延下的協(xié)同導(dǎo)航定位精度。
【關(guān)鍵詞】：協(xié)同導(dǎo)航 組合導(dǎo)航 協(xié)同定位誤差 延時(shí)濾波
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：U674.703.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 水面無人艇的發(fā)展概況11
• 1.3 多機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展概況11-15
• 1.3.1 多 AUV 系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 多機(jī)器人協(xié)同導(dǎo)航定位算法發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 SINS/DVL 組合導(dǎo)航系統(tǒng)分析17-33
• 2.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)介紹17-21
• 2.1.1 基本工作原理17-18
• 2.1.2 常用坐標(biāo)系與坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系18-20
• 2.1.3 慣導(dǎo)基本方程20-21
• 2.2 多普勒計(jì)程儀21-24
• 2.2.1 基本工作原理21-22
• 2.2.2 速度計(jì)算公式22-23
• 2.2.3 誤差模型23-24
• 2.3 基于歐拉平臺(tái)誤差角的 SINS 誤差模型24-27
• 2.3.1 歐拉平臺(tái)誤差角微分方程24-25
• 2.3.2 姿態(tài)誤差方程25-26
• 2.3.3 速度誤差方程26-27
• 2.3.4 位置誤差方程27
• 2.4 SINS/DVL 組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型27-32
• 2.4.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波28
• 2.4.2 狀態(tài)方程28-29
• 2.4.3 量測(cè)方程29
• 2.4.4 仿真分析29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)誤差因素分析33-48
• 3.1 協(xié)同導(dǎo)航定位方法介紹33-34
• 3.1.1 RSS 方法33-34
• 3.1.2 AOA 方法34
• 3.1.3 TOA 方法34
• 3.2 協(xié)同導(dǎo)航定位誤差因素分析34-44
• 3.2.1 聲速誤差對(duì)水聲測(cè)距的影響35-38
• 3.2.2 時(shí)鐘同步38-42
• 3.2.3 時(shí)間延遲誤差分析42-44
• 3.3 航位推算44-47
• 3.3.1 航位推算原理44-45
• 3.3.2 航位推算誤差分析45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第4章 協(xié)同導(dǎo)航定位算法研究48-64
• 4.1 基于多領(lǐng)航艇的協(xié)同導(dǎo)航定位技術(shù)48-55
• 4.1.1 多領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航定位原理48-49
• 4.1.2 多領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航定位模型49-50
• 4.1.3 基于 EKF 的多領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航定位算法50-51
• 4.1.4 多領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航定位仿真51-55
• 4.2 基于單領(lǐng)航艇的協(xié)同導(dǎo)航定位技術(shù)55-63
• 4.2.1 單領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航定位原理55
• 4.2.2 單領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航定位模型55-56
• 4.2.3 可觀測(cè)性分析56-59
• 4.2.4 單領(lǐng)航艇協(xié)同導(dǎo)航定位仿真59-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 第5章 基于時(shí)間延遲的協(xié)同導(dǎo)航定位算法研究64-79
• 5.1 基于狀態(tài)補(bǔ)償?shù)膮f(xié)同導(dǎo)航延時(shí)濾波算法64-69
• 5.1.1 狀態(tài)補(bǔ)償 DEKF 算法65-67
• 5.1.2 仿真分析67-69
• 5.2 基于量測(cè)更新的協(xié)同導(dǎo)航延時(shí)濾波算法69-78
• 5.2.1 基于時(shí)間延遲的系統(tǒng)狀態(tài)方程重構(gòu)69-70
• 5.2.2 基于時(shí)間延遲的系統(tǒng)量測(cè)方程重構(gòu)70-72
• 5.2.3 量測(cè)更新 DEKF 算法72-75
• 5.2.4 仿真分析75-78
• 5.3 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間的發(fā)表論文和取得的科研成果84-85
• 致謝85

【參考文獻(xiàn)】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張愛軍;水下潛器組合導(dǎo)航定位及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：多艦艇協(xié)同導(dǎo)航誤差分析與算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：304998