當前水下運載器的發(fā)展對于導航系統(tǒng)在精度、可靠性、容錯性等方面都提出了越來越高的要求,單一的導航系統(tǒng)已難以滿足要求,以多傳感器信息融合為基礎(chǔ)的組合導航技術(shù)成為目前水下導航的發(fā)展趨勢。組合導航系統(tǒng)具有協(xié)合超越、互補和余度功能,能充分利用各子系統(tǒng)的導航信息,取長補短,提高整個系統(tǒng)的導航性能。實現(xiàn)組合導航的關(guān)鍵技術(shù)是多傳感器數(shù)據(jù)融合,而各種濾波算法的出現(xiàn),為其提供了堅實的理論基礎(chǔ)和強有力的數(shù)學工具。因此,對水下運載器組合導航系統(tǒng)和高性能濾波算法的研究,受到了航海、導航、制導與控制、信息融合等領(lǐng)域眾多學者的關(guān)注,成為研究的熱點問題之一。本文在全面分析捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)（SINS）、超短基線定位系統(tǒng)（USBL）和多普勒測速儀（DVL）各自優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,設(shè)計了SINS/USBL/DVL組合導航系統(tǒng)方案；然后,針對Unscented卡爾曼濾波（UKF）算法存在的問題,提出了一種基于極大似然準則與滾動時域估計的自適應(yīng)UKF算法；最后,將提出的自適應(yīng)UKF算法應(yīng)用于所設(shè)計的SINS/USBL/DVL組合導航系統(tǒng)進行了實驗研究與算法分析。論文的主要工作與創(chuàng)新性貢獻如下：1.研究了SINS更新算法、USBL定... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

It與g系之間的}位關(guān)系示意圖

?第二章捷聯(lián)、超短基淺和多普勒測速儀工作原理??從圖２－１可＾看出，將地理坐標系〇＾５＿＾５２６先繞－２６轉(zhuǎn)動？／＾可＾得到坐標系??化ｉ＿ｙＡ，然后將坐標系化ｉ＿ｙＡ繞軸轉(zhuǎn)動０可Ｗ得到坐標系，最后將坐標??系化繞；；，軸轉(zhuǎn)動７可Ｗ得到載體坐標系化，轉(zhuǎn)動過程如圖２－２所示。??Ｕ?７繞－Ｚｇ軸一?繞Ａ軸一?繞？＞＾２軸?一??ｇ＾ｇ?ｇ—７７—ｒ?？Ｏｘ，?ｖ．ｚ，?？０乂７＾７?么７?么ｈ??釀巧ｙ?旋轉(zhuǎn)０?旋轉(zhuǎn)７??圖２－２地理坐標系到載體坐標系的轉(zhuǎn)動過程??因此，載體坐標系可由地理坐標系按照圖２－２所示順序Ｈ次轉(zhuǎn)動得到。它們之??間的變換矩陣為??ＣＯＳ／?０?－ｓｉｎ７?１?０?０?ｃｏｓ＾?－ｓｉｎ＾?０??Ｃ監(jiān)二?＝?０?１?０?０?ｃｏｓ?食?ｓｉｎ?食?ｓｉｎ?＾?ｃｏｓ?＾?０??ｓｉｎ／?０?ｃｏｓ?／?０?－ｓｉｎ＾?ｃｏｓ＾?０?０?１??ｃｏｓ?／ｃｏｓ?＾?＋?ｓｉｎ?／ｓｉｎ?＾?ｓｉｎ?分一ｃｏｓ?／ｓｉｎ?＾?＋?ｓｉｎ?／ｃｏｓ?＾?ｓｉｎ?分一ｓｉｎ?／ｃｏｓ?分??二?ｓｉｎ?吟?ｃｏｓ?分?ｃｏｓ?吟?ｃｏｓ?分?ｓｉｎ＾??ｓｉｎ?／ｃｏｓ?吟一ｃｏｓ?／ｓｉｎ?吟?ｓｉｎ?分一ｓｉｎ?／ｓｉｎ?吟一ｃｏｓ?／ｃｏｓ?吟?ｓｉｎ?分?ｃｏｓ?／ｃｏｓ?分??（２．１－１）??本文選用地理坐標系ｇ作為導航坐標系ｎ，則姿態(tài)矩陣Ｇ為??Ｃ：＝巧＝（玲了?（２．１－２）??巧地理坐標系與地球坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系一位置矩陣ｔｗｓｉ??設(shè)地球表面一點＾的經(jīng)、締度分別為１和Ｉ，則該點處的地理坐標系與地球坐??標系之間的方位關(guān)系如圖２－３所示。??根據(jù)經(jīng)締度的定義

?＼??Ｚｌ?接、??＊?日應(yīng)答器／響應(yīng)器??圖２－４超短基淺水下定位原理圖??ＵＳＢＬ主要由換能器、發(fā)射基陣、應(yīng)答器／響應(yīng)器和接收基陣等部分構(gòu)成。發(fā)??射基陣和接收基陣固定在換能器中，組成聲基陣，聲單元之間的相互位置已精確??測定且構(gòu)成聲基陣坐標系，應(yīng)答器／響應(yīng)器安裝在水下載體上，如圖２－４所示。該??系統(tǒng)采用相位差或相位比較法，通過測量聲單元的相位差，得到應(yīng)答器／響應(yīng)器在??聲基陣坐標系中的方位，利用聲波在水中傳播的時間計算聲基陣與水下載體之間??的相對距離，從而確定水下載體的相對位置。下面將詳細介紹超短基線定位系統(tǒng)??２２??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于慣導及水下聲學輔助系統(tǒng)的AUV容錯導航技術(shù)[J]. 張濤,徐曉蘇,李瑤,宮淑萍.  中國慣性技術(shù)學報. 2013(04)
[2]基于極大似然準則和最大期望算法的自適應(yīng)UKF算法[J]. 王璐,李光春,喬相偉,王兆龍,馬濤.  自動化學報. 2012(07)
[3]水聲定位系統(tǒng)在海洋工程中的應(yīng)用[J]. 孫大軍,鄭翠娥,錢洪寶,李昭.  聲學技術(shù). 2012(02)
[4]漸消自適應(yīng)Unscented粒子濾波及其在組合導航中的應(yīng)用[J]. 高社生,薛麗,魏文輝.  西北工業(yè)大學學報. 2012(01)
[5]智能Kalman濾波在水下地形組合導航系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 李佩娟,徐曉蘇,張小飛.  中國慣性技術(shù)學報. 2011(05)
[6]長航時環(huán)境下高精度組合導航方法研究與仿真[J]. 楊波,王躍鋼,單斌,周小剛.  宇航學報. 2011(05)
[7]超短基線定位原理及校正方法研究[J]. 王德剛,韓富江,來向華,茍諍慷,傅曉明.  海洋科學. 2011(02)
[8]基于四元數(shù)非線性誤差模型的快速傳遞對準(英文)[J]. 戴洪德,周紹磊,陳明,李娟,吳曉男.  宇航學報. 2010(10)
[9]基于極大后驗估計和指數(shù)加權(quán)的自適應(yīng)UKF濾波算法[J]. 趙琳,王小旭,孫明,丁繼成,閆超.  自動化學報. 2010(07)
[10]自主水下航行器的研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]. 趙濤,劉明雍,周良榮.  火力與指揮控制. 2010(06)

博士論文
[1]水下航行器組合導航系統(tǒng)與信息融合技術(shù)研究[D]. 牟宏偉.哈爾濱工程大學 2013
[2]水下航行器導航及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D]. 楊峻巍.哈爾濱工程大學 2012
[3]自適應(yīng)抗差UKF在衛(wèi)星組合導航中的理論與應(yīng)用研究[D]. 汪秋婷.華中科技大學 2010
[4]水下潛器組合導航定位及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D]. 張愛軍.南京理工大學 2009

碩士論文
[1]SINS/DVL組合導航技術(shù)研究[D]. 呂召鵬.國防科學技術(shù)大學 2011
[2]AUV動力學模型輔助的航位推算方法研究[D]. 彭樹萍.哈爾濱工程大學 2011
[3]SINS/DVL組合導航技術(shù)研究[D]. 李亮.哈爾濱工程大學 2009
[4]深海采礦車自主定位系統(tǒng)及其在最優(yōu)切削中的應(yīng)用研究[D]. 賀茂坤.中南大學 2008
[5]組合導航系統(tǒng)在水下潛器中的應(yīng)用[D]. 黃鳴敏.南京理工大學 2007
[6]機載組合導航技術(shù)研究[D]. 李鵬.國防科學技術(shù)大學 2006
[7]遠程AUV組合導航濾波算法研究[D]. 潘峰.西北工業(yè)大學 2006
[8]基于vxWorks的AUV組合導航系統(tǒng)研究[D]. 郭傳海.哈爾濱工程大學 2005
[9]捷聯(lián)慣導算法及車載組合導航系統(tǒng)研究[D]. 嚴恭敏.西北工業(yè)大學 2004



本文編號：3579692