USV協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中慣導(dǎo)系統(tǒng)的阻尼和校正.pdf

1、在艦艇編隊(duì)的協(xié)同作業(yè)中，主艇裝備有高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)，為了節(jié)約成本，從艇上裝備低精度的MEMS慣導(dǎo)系統(tǒng)。從艇可以通過阻尼、綜合校正、非線性濾波和協(xié)同算法等手段共享主艇的高精度導(dǎo)航信息，從而提高自身的定位精度。
　　論文詳細(xì)論述了常速度反饋、超前、滯后超前和二階匹配水平速度阻尼網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，分析了外速度誤差、陀螺漂移和加表零偏對(duì)阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)的影響，進(jìn)而將水平速度阻尼網(wǎng)絡(luò)加入捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的機(jī)械編排中。在此基礎(chǔ)上，還討論了基于外定位誤差的

2、阻尼網(wǎng)絡(luò)和水平姿態(tài)阻尼網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。當(dāng)外速度誤差較大時(shí)，需要運(yùn)用卡爾曼濾波技術(shù)將從艇的慣導(dǎo)系統(tǒng)切換到無阻尼狀態(tài)。通過與水平阻尼網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)比設(shè)計(jì)了阻尼比可調(diào)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)只和阻尼比有關(guān)，設(shè)計(jì)方法更有規(guī)律可循，避免了傳統(tǒng)試湊法需要根據(jù)波特圖進(jìn)行設(shè)計(jì)的麻煩。
　　當(dāng)從艇能從協(xié)同算法中同時(shí)獲得位置和航向時(shí)可以采用兩點(diǎn)校正法，如果只能獲得位置信息則采用三點(diǎn)校正法，它們都能計(jì)算從艇上 MEMS陀螺三個(gè)軸上的漂移。根據(jù)Ψ角

3、誤差模型和Φ角誤差模型對(duì)從艇慣導(dǎo)進(jìn)行隨機(jī)校正，它們能實(shí)時(shí)給出姿態(tài)誤差角和陀螺漂移。
　　由于從艇航跡推算模型的非線性特征，可以采用不同的非線性濾波方法修正MEMS陀螺的誤差。擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）算法簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性好，在工程實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用，但雅克比矩陣的求解不可避免地帶來一階近似誤差。相比而言，無跡濾波（UKF）和容積濾波（CKF）可以精確到非線性模型泰勒展開的三階或更高階項(xiàng)，所以無論估計(jì)精度還是速度都優(yōu)于EKF。非可加性噪