【摘要】：高精度水下導(dǎo)航定位技術(shù)作為AUV水下作業(yè)的前提條件與安全運(yùn)行的技術(shù)保障,決定了其能否安全作業(yè)以及返回,在眾多的關(guān)鍵技術(shù)中顯得尤為重要,經(jīng)常被作為衡量AUV的成熟度以及實(shí)用化的重要指標(biāo)。由于水下復(fù)雜的環(huán)境以及電磁波信號在水中快速衰減的特性,使得如GPS、羅蘭C等一眾基于無線電導(dǎo)航的常規(guī)導(dǎo)航設(shè)備無法在水下正常運(yùn)行。而捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差是隨時間而積累的,系統(tǒng)的精度將會隨著時間的增長而減弱,難以滿足AUV長航程、高精度的導(dǎo)航定位需求。多普勒測速儀是一種全天候的導(dǎo)航測速裝置,與AUV的運(yùn)行環(huán)境十分的契合。融合捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與多普勒測速儀加上其他一些輔助導(dǎo)航系統(tǒng)形成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)有利于提高導(dǎo)航的精度與可靠性,并且與AUV的水下導(dǎo)航定位十分契合。本文根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計了基于UKF的聯(lián)邦卡爾曼濾波的導(dǎo)航系統(tǒng),它由作為主導(dǎo)航系統(tǒng)的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與作為輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的多普勒測速儀和磁航向儀組合而成。本文首先介紹了各個子系統(tǒng)的工作原理,并對它們進(jìn)行誤差分析,建立起各個輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差模型,并由此確定了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。考慮到標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波器無法處理非線性系統(tǒng),而擴(kuò)展卡爾曼濾波器對強(qiáng)非線性系統(tǒng)的濾波效果差,因此選用了無跡卡爾曼濾波器(UKF)來進(jìn)行濾波處理,并對其進(jìn)行仿真驗(yàn)證。由于組合導(dǎo)航系統(tǒng)存在多個子系統(tǒng),對它們進(jìn)行數(shù)據(jù)融合有助于提高系統(tǒng)的性能,因此選用具有較好的靈活性和容錯性能的聯(lián)邦卡爾曼濾波器來進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理。首先對聯(lián)邦濾波技術(shù)進(jìn)行了介紹,首先介紹了它的結(jié)構(gòu)與工作流程,又介紹了容錯性技術(shù)在聯(lián)邦濾波中的應(yīng)用,將UKF與聯(lián)邦濾波技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合,設(shè)計出了基于局部反饋校正的UKF聯(lián)邦卡爾曼濾波器,并對其進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明了局部反饋校正聯(lián)邦卡爾曼技術(shù)在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中可以有效地提高導(dǎo)航精度并提供較好的容錯性能。
【圖文】：

-01（圖 1.1）能夠按照預(yù)定航線行進(jìn)，可以在 6000 米深底沉物進(jìn)行目標(biāo)搜索與觀察，也可以開展對海底多金屬海底剖面與地勢的測量等等任務(wù)。當(dāng)然，它的主要任務(wù)與開發(fā)，，因此其研發(fā)得到了中國大洋礦產(chǎn)資源開發(fā)研

3圖 1.2 CR-02 型水下機(jī)器人了成功，緊接著也開始投入了對 CR-02（圖 1.2）的研發(fā)成功，此次海試下潛深度仍為 6000 米。CR-02 的成功航行器應(yīng)用技術(shù)的又一次飛躍，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 4.5m、直徑 0.8m 的圓柱體，其續(xù)航時間長達(dá) 25 個小用了作用距離為 10km~12km 的長基線聲吶定位系統(tǒng)，深度達(dá) 50m。CR-02 上攜帶的儀器可支持它執(zhí)行在復(fù)雜深海礦場的現(xiàn)場調(diào)查、現(xiàn)場實(shí)時海洋環(huán)境監(jiān)測以及作為調(diào)查設(shè)備如對失事艦船、墜海飛機(jī)進(jìn)行調(diào)查作業(yè)，當(dāng)然
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U666.1;TN713

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙欣;張金生;劉志國;馬龍;王仕成;;基于自適應(yīng)濾波輔助殘差χ~2法的導(dǎo)航系統(tǒng)故障診斷方法[J];解放軍理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年05期

2 徐遵義;黃東武;趙洪鑾;;水下地形輔助導(dǎo)航新方法仿真[J];艦船科學(xué)技術(shù);2012年06期

3 江從茂;周升;;一種基于局部反饋校正的高精度聯(lián)邦濾波器[J];光學(xué)與光電技術(shù);2012年03期

4 郝燕玲;楊峻巍;陳亮;郝金會;;基于SRCKF的水下航行器動基座初始對準(zhǔn)技術(shù)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年02期

5 孫楓;唐李軍;;基于CKF的SINS大方位失準(zhǔn)角初始對準(zhǔn)[J];儀器儀表學(xué)報;2012年02期

6 胡靜;馮志勇;;基于Pi-演算的Web服務(wù)形式化描述模型*[J];計算機(jī)應(yīng)用研究;2011年06期

7 李富榮;丁宏升;;組合導(dǎo)航系統(tǒng)的容錯技術(shù)發(fā)展綜述[J];航空計算技術(shù);2011年01期

8 丁宏升;李富榮;于建立;;基于Simulink的組合導(dǎo)航系統(tǒng)的FDIR技術(shù)仿真分析[J];航空計算技術(shù);2010年06期

9 郭才發(fā);胡正東;張士峰;蔡洪;;地磁導(dǎo)航綜述[J];宇航學(xué)報;2009年04期

10 岳亞洲;田宇;張曉冬;;機(jī)載慣性/天文組合導(dǎo)航研究[J];光學(xué)與光電技術(shù);2008年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 趙紅宇;慣性行人導(dǎo)航系統(tǒng)的算法研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 馮鵬程;基于信息系統(tǒng)的軍交運(yùn)輸保障決策理論與方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

3 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

4 趙輝;基于水下航行器導(dǎo)航定位及信息融合技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2007年

5 張景偉;INS/GPS/SAR組合導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵問題研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李曉峰;小型直升機(jī)自適應(yīng)控制技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2016年

2 余彥霖;微小型無人直升機(jī)航姿融合和控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

3 高兵兵;水下運(yùn)載器SINS/USBL/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計與高性能算法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

4 阮杰威;基于GPS/INS導(dǎo)航軌跡的誤差校正[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2015年

5 鄧尋;粒子濾波關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西華大學(xué);2014年

6 黃鶯;基于CKF的SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計與仿真[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

7 于聰;基于多元信息融合的AUV慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方法研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

8 賈濤;飛機(jī)慣導(dǎo)組件仿真平臺研究[D];中國民航大學(xué);2011年

9 楊昂;高動態(tài)環(huán)境下多普勒頻移估計技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

10 陳燕麗;SINS/TAN/GPS組合導(dǎo)航信息融合技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

本文編號：2644095