動(dòng)力定位船舶位置參考系統(tǒng)的信息融合.pdf

1、海底石油、天然氣等資源的探測和開采促進(jìn)了動(dòng)力定位系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)的可靠性和精確性要求越來越高。根據(jù)國際海事組織及各國船級(jí)社對(duì)船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)等級(jí)的規(guī)范，動(dòng)力定位船舶需裝有多種及多個(gè)位置參考系統(tǒng)，保障動(dòng)力定位的穩(wěn)定性和精確性。本文從提高船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)可靠性和精確性的目的出發(fā)，針對(duì)位置參考系統(tǒng)進(jìn)行信息融合研究。
　　首先，對(duì)動(dòng)力定位船舶海平面的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析并對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究;從位置參考原理出發(fā)對(duì)張緊索、水聲定位、

2、DGPS三種位置參考系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。其次，分別對(duì)各個(gè)位置參考系統(tǒng)采用無跡Kalman濾波方法和自適應(yīng)無跡Kalman濾波方法進(jìn)行濾波得到船舶的位置信息。最后，采用聯(lián)邦濾波器對(duì)動(dòng)力定位船舶三種位置參考系統(tǒng)進(jìn)行信息融合。聯(lián)邦濾波器是由子濾波器和主濾波器構(gòu)成的分布式兩級(jí)數(shù)據(jù)處理濾波器。對(duì)于聯(lián)邦濾波器中的子濾波器，采用自適應(yīng)無跡Kalman濾波方法對(duì)各位置參考系統(tǒng)進(jìn)行濾波;主濾波器根據(jù)各子濾波器的誤差方差陣對(duì)各子濾波器得到的濾波值進(jìn)行融合

3、得到船舶位置信息的最優(yōu)值。在融合-重置結(jié)構(gòu)聯(lián)邦濾波器的主濾波器前端引入故障檢測，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了具有故障檢測、隔離功能的容錯(cuò)聯(lián)邦濾波器。
　　以一艘供給船為研究對(duì)象，對(duì)各濾波器和聯(lián)邦濾波器進(jìn)行仿真驗(yàn)證。由仿真可知，無跡Kalman濾波器和自適應(yīng)無跡Kalman濾波器都很好地對(duì)船舶位置進(jìn)行濾波估計(jì)，而自適應(yīng)無跡Kalman濾波器的效果更佳;基于聯(lián)邦濾波器的信息融合提高了船舶位置測量的精度，并且使得船舶測量系統(tǒng)具有一定的容錯(cuò)性，從而保障了船