【摘要】：隨著世界各國對海防建設(shè)和海洋權(quán)益的高度重視,聲學定位技術(shù)作為水下最為有效的定位導航手段,是國家海洋學科領(lǐng)域的重要組成部分。對多傳感器獲得的信息進行融合,可以獲得比原始信息更多的信息量。因此多傳感器數(shù)據(jù)融合在水聲定位技術(shù)中的應(yīng)用也越來越廣泛。本課題來源于水下測控設(shè)備組網(wǎng)系統(tǒng),該系統(tǒng)將水下合作目標高精度定位系統(tǒng)、被動水下目標航跡測量系統(tǒng)、長基線水下導航定位系統(tǒng)等多套現(xiàn)有水下測控設(shè)備進行組網(wǎng)�；谏鲜龆嗵姿聹y控設(shè)備的工作原理,完成了各系統(tǒng)的精度仿真分析。根據(jù)各測控設(shè)備的物理特性,確定了利用時延信息解算目標位置,方位信息配合時延信息來提高系統(tǒng)的抗距離模糊功能的方案,實現(xiàn)了對多模式測量節(jié)點聯(lián)合定位模型的建立。針對水下測控設(shè)備組網(wǎng)系統(tǒng)的特點,完成了數(shù)據(jù)融合定位算法的研究,包括參數(shù)級融合算法和特征級融合算法。其中參數(shù)級融合算法包括優(yōu)化算法、Chan定位算法;特征級融合算法包括數(shù)據(jù)間支持度矩陣算法、GDOP權(quán)值算法。給出了各算法的定位模型、解算方法和精度仿真驗證,完成了各算法的對比分析。Chan算法較其他算法在定位精度和運算速度方面都有較大優(yōu)勢,且受測時誤差、測陣誤差和聲速測量誤差的影響較小。針對整個系統(tǒng)的工作流程,設(shè)計了顯控平臺所必須的功能模塊,包括基礎(chǔ)架構(gòu)、文件管理模塊、視圖模塊、系統(tǒng)初始化、通信模塊、融合解算模塊、顯示跟蹤模塊、事后處理模塊與數(shù)據(jù)顯示模塊,給出了顯控系統(tǒng)中的各模塊的功能、設(shè)計思想、實現(xiàn)方法與界面視圖。為了驗證軟件功能,利用水下合作目標高精度定位系統(tǒng)、長基線水下導航定位系統(tǒng)和被動水下目標航跡測量系統(tǒng)的模擬器,完成了對本軟件目標參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)口通信、海指發(fā)送、三維顯示發(fā)送、融合定位解算、數(shù)據(jù)存儲、參數(shù)顯示、事后處理等功能的驗證,從而證明了上述融合算法的有效性和實用性,以及定位解算軟件功能的穩(wěn)定性與可靠性。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB56
【圖文】：

圖 1.1 融合結(jié)構(gòu)分類數(shù)據(jù)融合算法的角度來分類可將其分為：基于點估計的數(shù)據(jù)融合方法、基于模型的數(shù)據(jù)融合方法與基于信息理論的數(shù)據(jù)融合方法。常用的融合算法分類

2圖 1.2 融合算法分類點估計的數(shù)據(jù)融合算法中，最小方差估計算法使用過程中需要估計概率分布密度和聯(lián)合概率分布密度作為已知條件[6]；卡爾曼濾波算方程和測量方程作為已知條件[7]；極大似然估計算法需要觀測值和概率分布密度作為已知條件[8]；而最小二乘估計算法不需要上述已知則為殘差平方最小，在實際應(yīng)用中最為廣泛[9]。

合作目標高精度定位系統(tǒng)作目標高精度定位系統(tǒng)，簡稱合作目標系統(tǒng)，主要由浮標聲基分系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，其中測量船船載分系統(tǒng)由船載基站與顯控無線電通信鏈的方式進行通信與數(shù)據(jù)傳輸。站分系統(tǒng)不僅包含 GPS 模塊，可以提供測量船自身的 GPS 信，可以作為通信橋梁，通過無線電傳輸，完成浮標系統(tǒng)與顯控收發(fā)。系統(tǒng)的作用是接收目標發(fā)射的脈沖信號并完成信號處理，將從沖信息與自身 GPS 信息一起打包，通過無線電通信，經(jīng)由船載新一代浮標由一個水聽器結(jié)構(gòu)升級至三個水聽器結(jié)構(gòu)，可同時號，改善水文條件對信號檢測的影響，提高系統(tǒng)的定位精度。系統(tǒng)是整個定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集與處理的核心，主要功能是監(jiān)測、向其他分系統(tǒng)發(fā)送通信指令、接收各浮標發(fā)送的脈沖信息數(shù)挑選、還原、解算，最終將目標的運動軌跡打印到屏幕。

【參考文獻】

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本文編號：2793399