【摘要】：在現(xiàn)有技術(shù)條件下,潛艇主要依靠慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航,然而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差隨時(shí)間而累積,使得單一的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)難以長(zhǎng)時(shí)間提供精確的導(dǎo)航信息。利用重力匹配輔助水下導(dǎo)航,對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正,已經(jīng)成為當(dāng)前水下導(dǎo)航技術(shù)研究的熱點(diǎn)。本文從重力匹配輔助水下導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)入手,在國(guó)內(nèi)外最新研究成果的基礎(chǔ)上,利用部分海域的船載重力測(cè)量數(shù)據(jù)和DTU10全球重力異常數(shù)值模型,通過(guò)仿真計(jì)算,對(duì)重力匹配輔助導(dǎo)航所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析、研究和仿真評(píng)估驗(yàn)證。論文開(kāi)展的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1、介紹了本文的研究背景,概述了重力匹配輔助水下導(dǎo)航的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀,歸納總結(jié)了重力匹配輔助水下導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展及存在的問(wèn)題,明確本文研究的方向。2、基于衛(wèi)星測(cè)高的基本原理,給出了衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)反演海域重力異常的數(shù)學(xué)模型;簡(jiǎn)述了海域船載重力測(cè)量數(shù)據(jù)的處理流程,深入分析了厄特弗斯改正和交叉耦合改正等主要誤差影響因素;簡(jiǎn)要介紹了DTU10全球海域重力異常數(shù)值模型,并利用船載重力測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了精度評(píng)估,該模型整體精度要優(yōu)于±5mGal,在局部海域達(dá)到了±3.5mGal的精度。3、研究了重力匹配導(dǎo)航背景場(chǎng)數(shù)據(jù)格網(wǎng)化技術(shù),深入分析了加權(quán)反距離法、Kriging法、徑向基函數(shù)法和Shepard法等四種格網(wǎng)化數(shù)學(xué)模型。依據(jù)重力異常的復(fù)雜特性,以DTU10重力異常數(shù)值模型為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選取了平坦海域和復(fù)雜海域等兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)塊,顧及構(gòu)建重力匹配導(dǎo)航背景場(chǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景,設(shè)計(jì)了格網(wǎng)加密和測(cè)線(xiàn)格網(wǎng)化等兩種試驗(yàn)方案,結(jié)果表明加權(quán)反距離法格網(wǎng)化精度最差,Kriging法相對(duì)于徑向基函數(shù)法和Shepard法的格網(wǎng)化效果稍顯遜色,而徑向基函數(shù)法和Shepard法的格網(wǎng)化精度都在±0.1mGal左右,且二者不受背景場(chǎng)重力異常變化復(fù)雜程度和應(yīng)用場(chǎng)景的限制。4、研究分析了海洋重力場(chǎng)特征參數(shù)模型,以及海洋重力異常特征參數(shù)的提取方法。針對(duì)單一重力特征參數(shù)選取適配區(qū)易出現(xiàn)誤選的弊端,提出了基于多參數(shù)重力信息熵的適配區(qū)選擇方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能融合多種不同的重力異常特征參數(shù),可定性確定研究海域的可適配性;為定量確定所選海域的適配水平,進(jìn)而提出了基于模糊綜合決策適配區(qū)選擇方法,該方法利用模糊決策理論求解出目標(biāo)海域總的評(píng)價(jià)指數(shù),為重力匹配輔助水下導(dǎo)航適配區(qū)選擇提供技術(shù)支持。5、分析比較了重力匹配輔助水下導(dǎo)航最常用的SITAN算法(桑地亞慣性地形輔助導(dǎo)航算法)、TERCOM算法(地形輪廓匹配算法)和ICCP算法(迭代最近等值線(xiàn)算法)等三種匹配方法的原理和特點(diǎn),從匹配導(dǎo)航的實(shí)時(shí)性、濾波算法的適應(yīng)性和對(duì)重力背景場(chǎng)的依賴(lài)性等方面對(duì)比分析了SITAN算法和TERCOM算法之間的差異;通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明背景場(chǎng)變化程度不同的海域ICCP算法的匹配效果也完全不同,并且在重力異常變化程度劇烈的海域,其匹配精度可以達(dá)到1海里以?xún)?nèi),完全滿(mǎn)足于適配區(qū)選擇的應(yīng)用要求。
【圖文】：

信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文為了驗(yàn)證上述四種格網(wǎng)化方法對(duì)海域重力異常復(fù)雜程度的適應(yīng)性，選擇了平坦海域（區(qū)塊一）和復(fù)雜海域（區(qū)塊二）兩個(gè) 3 3區(qū)塊作為主要試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和比對(duì)分析。兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)塊的重力異常特征統(tǒng)計(jì)如表 3.1 所示，等值線(xiàn)圖如圖 3.1、圖 3.2 所示。表 3.1 兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)塊重力異常特征統(tǒng)計(jì)表/mGal最小值 最大值 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 均方差 個(gè)數(shù)區(qū)塊一 -37.259 22.889 -3.975 10.532 11.258 32400區(qū)塊二 -41.098 137.416 22.680 28.219 36.204 32400

信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文為了驗(yàn)證上述四種格網(wǎng)化方法對(duì)海域重力異常復(fù)雜程度的適應(yīng)性，選擇了平坦海域（區(qū)塊一）和復(fù)雜海域（區(qū)塊二）兩個(gè) 3 3區(qū)塊作為主要試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和比對(duì)分析。兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)塊的重力異常特征統(tǒng)計(jì)如表 3.1 所示，，等值線(xiàn)圖如圖 3.1、圖 3.2 所示。表 3.1 兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)塊重力異常特征統(tǒng)計(jì)表/mGal最小值 最大值 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 均方差 個(gè)數(shù)區(qū)塊一 -37.259 22.889 -3.975 10.532 11.258 32400區(qū)塊二 -41.098 137.416 22.680 28.219 36.204 32400
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：U674.76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663231