光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)-多普勒計(jì)程儀一體化組合導(dǎo)航方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人類對(duì)海洋資源的探索和開(kāi)發(fā)活動(dòng)日益增加，各種水下航行器將得到大量應(yīng)用，進(jìn)而對(duì)水下導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性要求越來(lái)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(jì)了SINS/DVL一體化組合導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多普勒計(jì)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(duì)多普勒計(jì)程儀自身的測(cè)速

2、誤差，介紹了減小自身誤差的方法和選擇測(cè)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(duì)于多普勒計(jì)程儀安裝誤差的問(wèn)題，建立安裝誤差角的濾波估計(jì)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(duì)安裝誤差角進(jìn)行快速估計(jì)，通過(guò)仿真驗(yàn)證此方法的有效性。對(duì)于船舶姿態(tài)角搖擺帶來(lái)的多普勒測(cè)速誤差問(wèn)題，采用四波束投影法測(cè)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(cè)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

3、輔助的目的，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間一致性，使得量測(cè)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(jì)，選取CKF和UKF作為組合導(dǎo)航信息融合的濾波器。在推導(dǎo)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)非線性誤差方程的基礎(chǔ)上，建立SINS/DVL一體化組合對(duì)準(zhǔn)的濾波模型，并在準(zhǔn)靜基座和動(dòng)基座條件下進(jìn)行仿真分析，并對(duì)比了CKF算法和UKF算法在一體化組合導(dǎo)航中的性能。在動(dòng)基座條件下，對(duì)比了一體化組合方法與非一體化組合方法對(duì)失準(zhǔn)角估計(jì)的精度，仿真結(jié)果證

4、明了一體化組合方法的突出優(yōu)勢(shì)。
　　為抑制組合導(dǎo)航系統(tǒng)位置參數(shù)的發(fā)散，在捷聯(lián)慣導(dǎo)與多普勒相互輔助的同時(shí)，采用外部設(shè)備提供位置量測(cè)信息，建立SINS/DVL一體化組合導(dǎo)航的非線性濾波模型，并在長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航狀態(tài)和曲線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行仿真分析。與非一體化組合方法相比，一體化組合導(dǎo)航方法可以有效的提高組合系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)精度，證明此方法的可行性。對(duì)比了CKF和UKF算法對(duì)導(dǎo)航參數(shù)誤差的估計(jì)精度和運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間，從而得出 CKF算法在一體化組合導(dǎo)航