隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,人類對海洋資源的探索和開發(fā)活動日益增加,各種水下航行器將得到大量應(yīng)用,進(jìn)而對水下導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性要求越來越高。SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)以其優(yōu)越的性能成為水面和水下重要的導(dǎo)航方式,在水下航行器中廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計了 SINS/DVL一體化組合導(dǎo)航系統(tǒng),實現(xiàn)多普勒計程儀與光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)的數(shù)據(jù)空間一致性,減小多普勒輔助捷聯(lián)慣導(dǎo)組合系統(tǒng)中的誤差,提高組合導(dǎo)航定位的精度。本文首先針對多普勒計程儀自身的測速誤差,介紹了減小自身誤差的方法和選擇測量參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。分析其影響組合導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差因素,對于多普勒計程儀安裝誤差的問題,建立安裝誤差角的濾波估計模型,以差分GPS作為船舶航行狀態(tài)下的參考速度,采用卡爾曼濾波算法對安裝誤差角進(jìn)行快速估計,通過仿真驗證此方法的有效性。對于船舶姿態(tài)角搖擺帶來的多普勒測速誤差問題,采用四波束投影法測量船舶在IMU坐標(biāo)系下的速度,應(yīng)用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣將測量速度投影到導(dǎo)航系,達(dá)到多普勒與捷聯(lián)慣導(dǎo)相互輔助的目的,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間一致性,使得量測信息更為準(zhǔn)確。其次,提出SINS/DVL一體化組合導(dǎo)航系統(tǒng)的原理設(shè)計,選取CKF和UKF作為... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１橢球體??

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文??圖２．１橢球體??沿子午圈，即南北方向上的曲率半徑為：??４＇ｉ－Ｕ３，２?（２＿１）??沿卯酉圈，即東西方向的曲率半徑為：??（２－２）??其中，Ｌ為載體所在的諱度。??２．重力場的分布??重力是由萬有引力和離心力引起的。由于受地球形狀的影響，地球上不同地點的重??力大小和指向也是不同的。這里簡單地給了出離心力、重力和萬有引力三者之間的關(guān)系，??如圖２．２所示。??Ｉ??Ｉ??Ｉ??Ｉ??圖２．２三種力的關(guān)系??其中，■／表示萬有引力，Ｆ為離心力，Ｇ是重力。而且這三個向量之間的等量關(guān)系??應(yīng)滿足：Ｇ?＝?Ｊ?＋??能夠看出

以及橫滾角。兩個坐標(biāo)系之間的變換就可以通過它們的夾角，經(jīng)三次角度轉(zhuǎn)動得到。假??定導(dǎo)航坐標(biāo)系依次繞軸旋轉(zhuǎn)７，繞軸旋轉(zhuǎn)０，繞〇義軸旋轉(zhuǎn)／成為載體坐??標(biāo)系。其轉(zhuǎn)換關(guān)系不如圖２．３所不。??ｆ?．??Ｘｎ（ＸｎＶＸｂ??圖２．３導(dǎo)航系到載體系轉(zhuǎn)動示意圖??根據(jù)上面敘述的姿態(tài)角轉(zhuǎn)動順序，可以獲得導(dǎo)航坐標(biāo)系轉(zhuǎn)動到載體坐標(biāo)系的變換矩??陣??ｘｂ?ｃｏｓ／?０?－ｓｉｎ?７?１?０?０?ｃｏｓ＾?ｓｉｎｙ?０?ｘｎ??ｙｂ?＝?＾?１?〇?０?ｃｏｓ?汐?ｓｉｎ?沒－ｓｉｎ＾?ｃｏｓｙ／?０?ｙｎ??ｚｂ?ｓｉｎ／?０?ｃｏｓｙ?０?－?ｓｉｎ?ｉ９?ｃｏｓ?６?０?０?＾?ｚｎ??１０??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非線性系統(tǒng)確定采樣型濾波算法綜述[J]. 王小旭,潘泉,黃鶴,高昂.  控制與決策. 2012(06)
[2]基于SRCKF的水下航行器動基座初始對準(zhǔn)技術(shù)[J]. 郝燕玲,楊峻巍,陳亮,郝金會.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(02)
[3]船用多普勒計程儀誤差分析[J]. 陽躍圖.  天津航海. 2011(02)
[4]DVL安裝角估計方法在水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 朱春云,莊廣琛,宋雅蘭,馬小艷.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2011(01)
[5]面向艦船應(yīng)用的光纖陀螺工程化關(guān)鍵技術(shù)[J]. 于強(qiáng),郝燕玲.  艦船科學(xué)技術(shù). 2009(03)
[6]簡化UKF濾波在SINS大失準(zhǔn)角初始對準(zhǔn)中的應(yīng)用[J]. 嚴(yán)恭敏,嚴(yán)衛(wèi)生,徐德民.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2008(03)
[7]非線性濾波理論的發(fā)展[J]. 史延春.  科技咨詢導(dǎo)報. 2007(23)
[8]多普勒測速聲吶在小型潛器中應(yīng)用的分析[J]. 張少平,唐楚華.  聲學(xué)與電子工程. 2006(01)
[9]一種用于傳感器故障檢測的改進(jìn)殘差檢驗法[J]. 管樺,魏瑞軒.  空軍工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2005(03)
[10]系統(tǒng)故障檢測理論在容錯組合導(dǎo)航設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 秦永元,牛惠芳.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 1998(03)

博士論文
[1]Cubature卡爾曼濾波及其在導(dǎo)航中的應(yīng)用研究[D]. 唐李軍.哈爾濱工程大學(xué) 2012

碩士論文
[1]基于CKF的SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計與仿真[D]. 黃鶯.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[2]多傳感器導(dǎo)航信息集成系統(tǒng)的研究[D]. 王德利.大連海事大學(xué) 2012
[3]SINS/DVL組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 呂召鵬.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[4]地地導(dǎo)彈GPS/SAR/INS組合導(dǎo)航方法研究[D]. 曹林.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[5]SINS/DVL組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 李亮.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[6]基于ARM的實時多任務(wù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[D]. 雷正林.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[7]組合導(dǎo)航系統(tǒng)在水下潛器中的應(yīng)用[D]. 黃鳴敏.南京理工大學(xué) 2007
[8]AUV高精度組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 郭真.哈爾濱工程大學(xué) 2005
[9]組合導(dǎo)航系統(tǒng)中信息融合與故障檢測理論研究[D]. 呂慧彧.西北工業(yè)大學(xué) 2004
[10]智能容錯組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]. 陳勤.哈爾濱工程大學(xué) 2004



本文編號：2907467