本文關(guān)鍵詞：水下航行器組合導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

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【摘要】：本文根據(jù)自主水下航行器的工作特點(diǎn)與導(dǎo)航需求,設(shè)計(jì)了以捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Strap-down Inertial Navigation System, SINS)為主,多普勒測(cè)速儀(Doppler Velocity Logger, DVL),電子磁羅盤(pán)(Magnetic Compass, MCP)和深度計(jì)(Depth Meter, DM)為輔的水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)。論文就水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究,主要的工作有：1.詳細(xì)介紹了、分析了捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng),多普勒測(cè)速儀,電子磁羅盤(pán)、深度計(jì)的工作原理和誤差機(jī)理,并建立了各傳感器誤差模型。2.研究了航位推算(Dead Reckoning, DR)算法的原理,設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證了一種利用DR算法實(shí)現(xiàn)SINS與DVL之間安裝誤差標(biāo)定的方法。3.設(shè)計(jì)了一種DVL安裝誤差與刻度系數(shù)誤差的補(bǔ)償方法。該方法以DVL儀器坐標(biāo)系速度和SINS載體坐標(biāo)系速度之差為量測(cè),通過(guò)設(shè)計(jì)合理的機(jī)動(dòng)方式來(lái)提高SINS/DVL系統(tǒng)的可觀測(cè)性,并利用卡爾曼濾波器估計(jì)出DVL誤差參數(shù),最后根據(jù)估計(jì)值進(jìn)行了補(bǔ)償。仿真驗(yàn)證了該方法能有效估計(jì)出DVL安裝誤差和刻度系數(shù)誤差,降低了DVL測(cè)速誤差,從而提高了SINS/DVL組合系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。4.研究了聯(lián)邦濾波器的原理和結(jié)構(gòu),鑒于系統(tǒng)容錯(cuò)性和實(shí)時(shí)性考慮,設(shè)計(jì)了水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)濾波器和相應(yīng)的濾波算法,建立了各子濾波器的數(shù)學(xué)模型,并仿真驗(yàn)證了濾波算法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒測(cè)速儀 組合導(dǎo)航 誤差補(bǔ)償 可觀測(cè)性 聯(lián)邦濾波
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U666.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景與意義10-11
• 1.2 水下導(dǎo)航技術(shù)及發(fā)展?fàn)顩r11-14
• 1.2.1 慣性導(dǎo)航11
• 1.2.2 聲學(xué)導(dǎo)航11-12
• 1.2.3 多普勒導(dǎo)航12
• 1.2.4 地球物理導(dǎo)航12-13
• 1.2.5 組合導(dǎo)航13-14
• 1.3 多普勒測(cè)速儀誤差標(biāo)定方法的研究現(xiàn)狀14
• 1.4 卡爾曼濾波方法的發(fā)展及其應(yīng)用14-15
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容與論文結(jié)構(gòu)安排15-16
• 1.6 本章小結(jié)16-18
• 第二章 水下航行器組合導(dǎo)航系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 水下航行器組合導(dǎo)航方案設(shè)計(jì)18-19
• 2.3 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)19-26
• 2.3.1 常用坐標(biāo)系及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換19-20
• 2.3.2 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理20
• 2.3.3 導(dǎo)航參數(shù)的更新及解算20-23
• 2.3.4 慣性器件誤差模型23-24
• 2.3.5 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差方程24-26
• 2.4 多普勒測(cè)速儀26-30
• 2.4.1 多普勒測(cè)速儀測(cè)速原理27-29
• 2.4.2 多普勒測(cè)速儀誤差分析29-30
• 2.4.3 多普勒測(cè)速儀誤差模型30
• 2.5 電子磁羅盤(pán)和深度計(jì)30-33
• 2.5.1 電子磁羅盤(pán)工作原理30-31
• 2.5.2 電子磁羅盤(pán)誤差分析31-32
• 2.5.3 深度計(jì)工作原理及誤差模型32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 組合系統(tǒng)濾波方法研究34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 卡爾曼濾波34-36
• 3.3 聯(lián)邦濾波36-44
• 3.3.1 聯(lián)邦濾波算法原理37-41
• 3.3.2 聯(lián)邦濾波器結(jié)構(gòu)41-44
• 3.4 組合導(dǎo)航卡爾曼濾波校正方法44-45
• 3.4.1 輸出校正44-45
• 3.4.2 反饋校正45
• 3.4.3 混合校正45
• 3.5 本章小結(jié)45-48
• 第四章 多普勒測(cè)速儀的誤差補(bǔ)償研究48-66
• 4.1 引言48
• 4.2 慣性/多普勒安裝誤差標(biāo)定48-52
• 4.2.1 航位推算算法49-50
• 4.2.2 慣性/多普勒安裝誤差標(biāo)定50-51
• 4.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)51-52
• 4.3 多普勒測(cè)速儀誤差參數(shù)的在線估計(jì)52-64
• 4.3.1 慣性/多普勒組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型52-55
• 4.3.2 PWCS可觀測(cè)性分析方法55-59
• 4.3.3 一種新可觀測(cè)性分析方法59
• 4.3.4 慣性/多普勒組合導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測(cè)性分析59-62
• 4.3.5 慣性/多普勒組合導(dǎo)航系統(tǒng)仿真分析62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 第五章 水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)邦濾波器的設(shè)計(jì)66-76
• 5.1 引言66
• 5.2 水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)邦濾波器結(jié)構(gòu)66-67
• 5.3 水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)邦濾波器設(shè)計(jì)67-71
• 5.3.1 SINS/DVL子濾波器67-69
• 5.3.2 SINS/MCP子濾波器69-70
• 5.3.3 SINS/DM子濾波器70-71
• 5.4 水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)邦濾波器算法71-72
• 5.4.1 子濾波器算法71
• 5.4.2 主濾波器算法71-72
• 5.5 仿真實(shí)例72-74
• 5.5.1 仿真條件72-73
• 5.5.2 仿真結(jié)果73-74
• 5.6 本章小結(jié)74-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 致謝78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的項(xiàng)目與取得科研成果84

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