發(fā)布時間：2017-09-09 21:32

  本文關(guān)鍵詞：船舶綜合導(dǎo)航多源信息融合技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 組合導(dǎo)航 信息融合 聯(lián)邦濾波 船舶導(dǎo)航

【摘要】：隨著導(dǎo)航技術(shù)和控制理論的發(fā)展，多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為船舶上最主要的導(dǎo)航系統(tǒng)。船舶組合導(dǎo)航系統(tǒng)包含多種導(dǎo)航傳感器，因此如何充分有效的利用和處理來自多傳感器的數(shù)據(jù)已經(jīng)成為船舶組合導(dǎo)航系統(tǒng)的主要問題。本文對SINS/GPS/BD2/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)為研究對象，實現(xiàn)了SINS/GPS/BD2/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，達到了導(dǎo)航系統(tǒng)必須提供遠距離及長時間范圍內(nèi)的精確定位、速度及姿態(tài)信息的要求。主要研究工作如下： 首先，研究了SINS(平臺慣性導(dǎo)航系統(tǒng))、GPS(衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))、BD2(北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng))和多普勒計程儀等導(dǎo)航設(shè)備或輔助導(dǎo)航設(shè)備的導(dǎo)航原理、導(dǎo)航特征以及系統(tǒng)的誤差特性。詳細討論了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的解算步驟，并對其系統(tǒng)誤差進行了詳細分析并給出了各自的誤差方程，最后通過Matlab軟件進行了軌跡發(fā)生仿真。 接著介紹了信息融合的基本理論和功能結(jié)構(gòu)，對組合導(dǎo)航信息融合的方法進行了比較，分析了卡爾曼濾波的離散化問題。綜合考慮系統(tǒng)的各方面要求，，根據(jù)課題的背景需要，認為針對工程應(yīng)用而言，無重置結(jié)構(gòu)是本文應(yīng)該采用的聯(lián)邦濾波結(jié)構(gòu)。 在上述理論分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)聯(lián)邦濾波算法，確定了各個導(dǎo)航子系統(tǒng)的組合模式，設(shè)計了一種多傳感器數(shù)據(jù)融合方案，就方案實現(xiàn)的細節(jié)進行了詳細的分析和描述并建立了SINS/GPS/BD2/DVL的數(shù)學(xué)模型。接著，還對設(shè)計的融合方案進行軟件仿真分析，結(jié)果表明無重置結(jié)構(gòu)的聯(lián)邦濾波能夠很好的提高系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。 最后設(shè)計了組合導(dǎo)航上位機軟件，實現(xiàn)了在上位機中導(dǎo)航數(shù)據(jù)的接收，船舶航跡的動態(tài)演示，以及數(shù)據(jù)的處理。
【關(guān)鍵詞】：組合導(dǎo)航 信息融合 聯(lián)邦濾波 船舶導(dǎo)航
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U666.11;TP202
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-15
• 第1章 緒論15-22
• 1.1 課題背景及意義15-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢18-20
• 1.3 論文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排20-22
• 第2章 捷聯(lián)式慣導(dǎo)、GPS、BD2、DVL 導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理及誤差分析22-54
• 2.1 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理及仿真22-36
• 2.1.1 常用坐標系及坐標系的轉(zhuǎn)換22-25
• 2.1.2 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理25-32
• 2.1.3 慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差分析32-35
• 2.1.4 軌跡仿真35-36
• 2.2 多普勒測速儀(DVL)原理及誤差分析36-40
• 2.2.1 多普勒測速原理36-39
• 2.2.2 多普勒測速儀測速的誤差分析39-40
• 2.3 GPS 原理及誤差分析40-45
• 2.3.1 GPS 系統(tǒng)概述40-41
• 2.3.2 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)構(gòu)成41-43
• 2.3.3 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理43
• 2.3.4 GPS 系統(tǒng)誤差分析43-45
• 2.4 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)原理及誤差分析45-53
• 2.4.1 北斗一代雙星定位系統(tǒng)45-47
• 2.4.2 北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)47-51
• 2.4.3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)誤差分析51-53
• 2.5 本章小結(jié)53-54
• 第3章 組合導(dǎo)航的信息融合技術(shù)54-64
• 3.1 信息融合的基本原理與功能結(jié)構(gòu)54-57
• 3.1.1 信息融合的基本原理54-55
• 3.1.2 多傳感器系統(tǒng)的描述55-56
• 3.1.3 信息融合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型56-57
• 3.2 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合技術(shù)57-58
• 3.2.1 集中濾波與分散濾波58
• 3.3 卡爾曼濾波在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用58-62
• 3.3.1 離散型卡爾曼濾波方程及其直觀解釋59-60
• 3.3.2 系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型描述及其離散化60-62
• 3.4 聯(lián)邦濾波基本理論62-63
• 3.4.1 聯(lián)邦濾波器要解決的問題62-63
• 3.5 本章小結(jié)63-64
• 第4章 SINS/GPS/BD2/DVL 組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計及仿真64-80
• 4.1 SINS/GPS/BD2/DVL 聯(lián)邦濾波器設(shè)計方案64
• 4.1.1 SINS/GPS/BD2/DVL 聯(lián)邦濾波器的結(jié)構(gòu)64
• 4.2 SINS/GNSS 組合導(dǎo)航組合模式64-66
• 4.2.1 淺組合65
• 4.2.2 深組合65-66
• 4.2.3 超深組合66
• 4.3 SINS/GNSS 組合導(dǎo)航基本原理66-68
• 4.4 SINS/GPS 子濾波器設(shè)計68-70
• 4.4.1 SINS/GPS 組合導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)方程68-69
• 4.4.2 SINS/GPS 組合導(dǎo)航系統(tǒng)量測方程69-70
• 4.5 SINS/BD2 子濾波器設(shè)計70-71
• 4.5.1 SINS/BD2 組合導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)方程70-71
• 4.5.2 SINS/BD2 組合導(dǎo)航系統(tǒng)量測方程71
• 4.6 SINS/DVL 子濾波器設(shè)計71-74
• 4.6.1 SINS/DVL 組合導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)方程71-73
• 4.6.2 SINS/DVL 組合導(dǎo)航系統(tǒng)量測方程73-74
• 4.7 聯(lián)邦濾波器算法詳細設(shè)計74-75
• 4.7.1 聯(lián)邦濾波器算法概述74
• 4.7.2 子濾波器算法74
• 4.7.3 主濾波器算法74-75
• 4.8 SINS/GPS/BD2/DVL 聯(lián)邦濾波器的仿真75-78
• 4.9 本章小結(jié)78-80
• 第5章 組合導(dǎo)航系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計80-90
• 5.1 軟件開發(fā)平臺的選擇80-81
• 5.1.1 Visual C++6.0 的開發(fā)環(huán)境80
• 5.1.2 VC++應(yīng)用程序的創(chuàng)建過程80-81
• 5.2 船舶航跡仿真模塊81-82
• 5.3 上位機觀測平臺82-88
• 5.3.1 串口收發(fā)模塊82-84
• 5.3.2 協(xié)議解析模塊84
• 5.3.3 軟件登陸模塊84-85
• 5.3.4 數(shù)據(jù)處理顯示模塊85-88
• 5.4 本章小結(jié)88-90
• 總結(jié)與展望90-92
• 參考文獻92-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96-98
• 致謝98-99
• 詳細摘要99-102

【參考文獻】

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本文編號：822874