水下潛器組合導(dǎo)航定位及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究.pdf

1、高精度的導(dǎo)航定位不僅是水下潛器獲取有效信息的必要條件，而且決定了它是否可以安全作業(yè)及返回。因此，高精度導(dǎo)航定位是研究水下潛器的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于水成為一個(gè)有效的法拉第籠，所以許多基于電磁傳播的導(dǎo)航方法（如GPS等）在水下不易實(shí)現(xiàn)。雖然船位推算（DR）和捷聯(lián)慣性組合系統(tǒng)在短期內(nèi)具有較高的定位精度，但定位誤差會(huì)隨時(shí)間發(fā)散。融合GPS、船位推算和捷聯(lián)慣性組合等信息有利于提高導(dǎo)航定位系統(tǒng)的精度、可靠性和適應(yīng)性，是水下導(dǎo)航定位的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

2、 論文根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了利用捷聯(lián)慣性組合系統(tǒng)作為主系統(tǒng)，多普勒計(jì)程儀、GPS、電子羅盤和由螺旋槳轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的速率信息構(gòu)成的DR系統(tǒng)作為輔助子系統(tǒng)的水下組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)。結(jié)合采用的導(dǎo)航傳感器，建立組合導(dǎo)航數(shù)學(xué)模型。由于標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波不能處理非線性模型，而擴(kuò)展卡爾曼濾波有計(jì)算量大等缺點(diǎn)，故采用無(wú)跡卡爾曼濾波（UKF）進(jìn)行處理。并且，在水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)本身元器件（如陀螺和加速度計(jì)等）的不穩(wěn)定性以及外部應(yīng)用環(huán)境不確定因素的影響，

3、系統(tǒng)噪聲和觀測(cè)噪聲統(tǒng)計(jì)特性的準(zhǔn)確描述非常困難，同時(shí)也不能保證UKF濾波的收斂性和穩(wěn)定性。因此，本文中提出一種自適應(yīng)UKF算法，仿真驗(yàn)證了算法的可行性。同時(shí)由于聯(lián)邦卡爾曼濾波具有更好的容錯(cuò)性和設(shè)計(jì)靈活性，選擇聯(lián)邦卡爾曼濾波作為組合導(dǎo)航的基本融合算法。 為使船位推算導(dǎo)航法能客觀地反映實(shí)際航向情況，從而提高船位推算精度，不僅要發(fā)展新的測(cè)向儀器和測(cè)速儀器，而且要研究推算誤差補(bǔ)償方法。本文在建立船位推算誤差模型基礎(chǔ)上，對(duì)不同誤差源分別提出

4、誤差補(bǔ)償方法，最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 初始對(duì)準(zhǔn)誤差是捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的主要誤差源之一，它直接影響到慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作精度。論文推導(dǎo)了靜基座對(duì)準(zhǔn)誤差模型，并進(jìn)行可觀測(cè)性分析，然后進(jìn)行試驗(yàn)研究。由于在捷聯(lián)慣組的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，無(wú)論是機(jī)載、艦載、車載等，都會(huì)受到周圍環(huán)境的影響（特別是水中搖擺情況下），因此有必要對(duì)動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行研究。如何在較短時(shí)間和惡劣的環(huán)境下進(jìn)行高精度的初始對(duì)準(zhǔn)，對(duì)于提高水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性有著極其重要的意義。本文對(duì)