捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)（SINS）具有自主、短時(shí)定位精度高、但誤差隨時(shí)間累積的特點(diǎn),多普勒計(jì)程儀（DVL）能測量得到的速度信息的精度較高,因此,SINS/DVL組合系統(tǒng)就具有了較強(qiáng)的自主性和較高的導(dǎo)航精度,是目前廣泛應(yīng)用的較為成熟水下導(dǎo)航系統(tǒng)。本文對SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了研究,并針對DVL測量數(shù)據(jù)失效的情況下如何保證該導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度方面進(jìn)行了深入探討。本文首先論述了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理、誤差來源以及建立了位置、速度和姿態(tài)角的誤差方程,此外還論述了多普勒計(jì)程儀的測速度原理、誤差來源與誤差建模。其次,建立了SINS/DVL組合導(dǎo)航方式的卡爾曼濾波系統(tǒng)狀態(tài)方程和量測方程,并對SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真。從仿真結(jié)果可以看出,經(jīng)過卡爾曼濾波和反饋校正后,可以有效補(bǔ)償組合導(dǎo)航系統(tǒng)的位置誤差和速度誤差,使組合系統(tǒng)達(dá)到了一定導(dǎo)航定位精度。然后,為了在DVL測量數(shù)據(jù)無效時(shí)仍然能保證SINS/DVL組合系統(tǒng)的定位精度,本文研究了把AUV動力學(xué)模型和自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)（ANFIS）引入組合系統(tǒng),輔助SINS/DVL進(jìn)行導(dǎo)航的方法。一方面,AUV動力學(xué)模型能根據(jù)作用在其上的外力來... 

【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)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２光學(xué)慣導(dǎo)系統(tǒng)法國ＰＨＩＮＳ??

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文??無人水下航行器“ＣＲ－０１”號如圖１．３所示。??￡＇??＼??圖１．３無人水下航行器“ＣＲ－０１”號??很早以前國外就開始了水下航行器的研究工作，研究到目前為止也取得了不少豐碩??的成果。美國早在１９３４年就已經(jīng)把載人水下機(jī)器人研制出來了，無人有纜水下機(jī)器人??也相繼問世�！埃眨眨帧碧栕灾魉聶C(jī)器人經(jīng)過美國國防高級研究計(jì)劃局和某研究機(jī)構(gòu)的??共同努力于１９９０年研制成功。美國Ｋｅａｒｆｏｔｔ公司還和丹麥ＭａｒｉｄａｎＡ／Ｓ公司共同研制??成的一個(gè)水下系統(tǒng)ＳＩＮＳ／ＤＶＬ的定位精度可達(dá)航程的０．０３％，它需要載體距離海底的??距離在２００ｍ以內(nèi)，這就是著名的ＭＡＲＰ０Ｓ號。２００５年誕生的Ｈｕｇｉｎ?３０００型水下航行??器在社會各界都得到了廣泛應(yīng)用，它是由挪威Ｋ〇ｎｇＳｂｅｒｇ［５］研制的。Ｈｕｇｉｎ?３０００的性能??非常好，可以搭載多種傳感器下潛到３０００米，它充分利用了?ＳＩＮＳ和ＤＶＬ這兩個(gè)主要??的導(dǎo)航設(shè)備各自的優(yōu)勢。Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００無人水下潛航器如圖１．４。??圖１．４?Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００無人水下潛航器??１．３組合導(dǎo)航信息融合研究現(xiàn)狀??信息融合就是一個(gè)對信息的處理過程，它把來自多個(gè)傳感器的量測信息根據(jù)設(shè)定的??規(guī)則利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化分析

圖１．３無人水下航行器“ＣＲ－０１”號??很早以前國外就開始了水下航行器的研究工作，研究到目前為止也取得了不少的成果。美國早在１９３４年就已經(jīng)把載人水下機(jī)器人研制出來了，無人有纜水下機(jī)也相繼問世�！埃眨眨帧碧栕灾魉聶C(jī)器人經(jīng)過美國國防高級研究計(jì)劃局和某研究機(jī)共同努力于１９９０年研制成功。美國Ｋｅａｒｆｏｔｔ公司還和丹麥ＭａｒｉｄａｎＡ／Ｓ公司共同成的一個(gè)水下系統(tǒng)ＳＩＮＳ／ＤＶＬ的定位精度可達(dá)航程的０．０３％，它需要載體距離海距離在２００ｍ以內(nèi)，這就是著名的ＭＡＲＰ０Ｓ號。２００５年誕生的Ｈｕｇｉｎ?３０００型水下器在社會各界都得到了廣泛應(yīng)用，它是由挪威Ｋ〇ｎｇＳｂｅｒｇ［５］研制的。Ｈｕｇｉｎ?３０００的非常好，可以搭載多種傳感器下潛到３０００米，它充分利用了?ＳＩＮＳ和ＤＶＬ這兩個(gè)的導(dǎo)航設(shè)備各自的優(yōu)勢。Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ的Ｈｕｇｉｎ?３０００無人水下潛航器如圖１．４。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于非線性技術(shù)的AUV組合導(dǎo)航新方法[J]. 董淵科,劉明雍,胡俊偉.  火力與指揮控制. 2011(12)
[2]基于小波和人工智能技術(shù)的車輛無縫定位技術(shù)研究[J]. 張濤,徐曉蘇.  控制與決策. 2010(07)
[3]自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)（ANFIS）及其仿真[J]. 顧秀萍.  火力與指揮控制. 2010(02)
[4]潛艇水動力系數(shù)數(shù)值計(jì)算[J]. 詹成勝,劉祖源,程細(xì)得.  船海工程. 2008(03)
[5]AUV的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 馬偉鋒,胡震.  火力與指揮控制. 2008(06)
[6]無縫GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 何曉峰,胡小平,唐康華.  國防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(01)
[7]6自由度水下機(jī)器人動力學(xué)分析與運(yùn)動控制[J]. 邊宇樞,高志慧,贠超.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2007(07)
[8]多普勒測速儀/捷聯(lián)慣導(dǎo)組合導(dǎo)航技術(shù)研究[J]. 秦瑞,王順偉,袁曉峰,季德成.  戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù). 2006(06)
[9]MEMS陀螺儀隨機(jī)漂移誤差研究[J]. 吉訓(xùn)生,王壽榮.  宇航學(xué)報(bào). 2006(04)
[10]GPS/DR/MM組合導(dǎo)航中的車輛定位精度研究[J]. 謝彩香,林宗堅(jiān),劉召芹,劉峰.  測繪科學(xué). 2006(01)

博士論文
[1]基于扁平UUV動力學(xué)模型的導(dǎo)航定位與路徑跟隨控制方法研究[D]. 周佳加.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[2]地磁場測量及水下磁定位技術(shù)研究[D]. 黃玉.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[3]車載導(dǎo)航系統(tǒng)自主重構(gòu)技術(shù)與信息融合算法研究[D]. 曹夢龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[4]水下潛器組合導(dǎo)航定位及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D]. 張愛軍.南京理工大學(xué) 2009
[5]車載組合導(dǎo)航信息融合算法研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D]. 徐田來.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[6]基于水下航行器導(dǎo)航定位及信息融合技術(shù)研究[D]. 趙輝.南京理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于DSP的無人機(jī)飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 徐曉鵬.南昌航空大學(xué) 2012
[2]小型AUV動力學(xué)建模及推力控制研究[D]. 吳乃龍.中國海洋大學(xué) 2012
[3]FOG SINS/DVL組合導(dǎo)航算法研究[D]. 徐文.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]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
[5]基于SINS/DVL/GPS的AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 潘學(xué)松.中國海洋大學(xué) 2011
[6]AUV動力學(xué)模型輔助的航位推算方法研究[D]. 彭樹萍.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[7]基于DSP和FPGA的機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)[D]. 李玉寰.南京理工大學(xué) 2010
[8]捷聯(lián)慣導(dǎo)和組合導(dǎo)航的仿真研究[D]. 李曉峰.西安電子科技大學(xué) 2010
[9]GPS/SINS/SAR組合導(dǎo)航系統(tǒng)信息融合及誤差修正技術(shù)研究[D]. 黃金山.西安電子科技大學(xué) 2010
[10]GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究及實(shí)現(xiàn)[D]. 李倩.上海交通大學(xué) 2010



本文編號：3364401