發(fā)布時間：2017-10-06 01:45

  本文關(guān)鍵詞：動力定位船舶位置參考系統(tǒng)的信息融合

  更多相關(guān)文章： 動力定位 位置參考系統(tǒng) 信息融合 自適應(yīng)無跡Kalman濾波 聯(lián)邦濾波

【摘要】：海底石油、天然氣等資源的探測和開采促進了動力定位系統(tǒng)的發(fā)展,對動力定位系統(tǒng)的可靠性和精確性要求越來越高。根據(jù)國際海事組織及各國船級社對船舶動力定位系統(tǒng)等級的規(guī)范,動力定位船舶需裝有多種及多個位置參考系統(tǒng),保障動力定位的穩(wěn)定性和精確性。本文從提高船舶動力定位系統(tǒng)可靠性和精確性的目的出發(fā),針對位置參考系統(tǒng)進行信息融合研究。 首先,對動力定位船舶海平面的運動進行分析并對船舶運動數(shù)學(xué)模型進行研究；從位置參考原理出發(fā)對張緊索、水聲定位、DGPS三種位置參考系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進行研究。其次,分別對各個位置參考系統(tǒng)采用無跡Kalman濾波方法和自適應(yīng)無跡Kalman濾波方法進行濾波得到船舶的位置信息。最后,采用聯(lián)邦濾波器對動力定位船舶三種位置參考系統(tǒng)進行信息融合。聯(lián)邦濾波器是由子濾波器和主濾波器構(gòu)成的分布式兩級數(shù)據(jù)處理濾波器。對于聯(lián)邦濾波器中的子濾波器,采用自適應(yīng)無跡Kalman濾波方法對各位置參考系統(tǒng)進行濾波；主濾波器根據(jù)各子濾波器的誤差方差陣對各子濾波器得到的濾波值進行融合得到船舶位置信息的最優(yōu)值。在融合-重置結(jié)構(gòu)聯(lián)邦濾波器的主濾波器前端引入故障檢測,設(shè)計實現(xiàn)了具有故障檢測、隔離功能的容錯聯(lián)邦濾波器。 以一艘供給船為研究對象,對各濾波器和聯(lián)邦濾波器進行仿真驗證。由仿真可知,無跡Kalman濾波器和自適應(yīng)無跡Kalman濾波器都很好地對船舶位置進行濾波估計,而自適應(yīng)無跡Kalman濾波器的效果更佳；基于聯(lián)邦濾波器的信息融合提高了船舶位置測量的精度,并且使得船舶測量系統(tǒng)具有一定的容錯性,從而保障了船舶動力定位系統(tǒng)的可靠性和精確性。
【關(guān)鍵詞】：動力定位 位置參考系統(tǒng) 信息融合 自適應(yīng)無跡Kalman濾波 聯(lián)邦濾波
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 論文研究背景與意義9-10
• 1.2 信息融合在動力定位系統(tǒng)中應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文主要內(nèi)容12-13
• 第2章 動力定位船舶及其位置參考系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型13-26
• 2.1 動力定位船舶數(shù)學(xué)模型13-17
• 2.1.1 船舶運動坐標系13-14
• 2.1.2 船舶低頻運動模型14-16
• 2.1.3 船舶高頻運動模型16-17
• 2.3 船舶位置參考系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型17-25
• 2.3.1 張緊索系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型17-20
• 2.3.2 水聲位置參考系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.3.3 DGPS數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 動力定位船舶位置參考系統(tǒng)的濾波26-44
• 3.1 Kalman濾波算法26-28
• 3.2 無跡KALMAN濾波算法28-31
• 3.2.1 無跡變換29-30
• 3.2.2 無跡Kalman濾波算法30-31
• 3.3 自適應(yīng)無跡Kalman濾波算法31-33
• 3.4 UKF和AUKF在船舶動力定位中的應(yīng)用及其仿真33-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 基于聯(lián)邦濾波器的信息融合44-65
• 4.1 聯(lián)邦濾波器基本原理44-50
• 4.1.1 聯(lián)邦濾波器的結(jié)構(gòu)44-48
• 4.1.2 信息分配48-49
• 4.1.3 聯(lián)邦濾波器的工作流程49-50
• 4.2 信息分配系數(shù)的自適應(yīng)50-51
• 4.3 動力定位船舶位置參考系統(tǒng)的信息融合51-59
• 4.3.1 基于無重置結(jié)構(gòu)聯(lián)邦濾波器的信息融合51-54
• 4.3.2 基于融合-重置結(jié)構(gòu)聯(lián)邦濾波器的信息融合54-59
• 4.4 容錯聯(lián)邦濾波器的設(shè)計59-64
• 4.4.1 位置參考系統(tǒng)故障檢測60-61
• 4.4.2 容錯聯(lián)邦濾波器設(shè)計及其仿真61-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第5章 結(jié)論與展望65-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69

【參考文獻】

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本文編號：980029