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基于水下航行器的SINS/DVL组合导航技术研究
| 论文题名： | 基于水下航行器的SINS/DVL组合导航技术研究 |
| 关键词： | 水下航行器;SINS/DVL组合导航;AUV动力学模型;自适应神经模糊推理系统;误差估计模型 |
| 摘要： | 捷联式惯性系统（SINS）具有自主、短时定位精度高、但误差随时间累积的特点，多普勒计程仪（DVL）能测量得到的速度信息的精度较高，因此，SINS/DVL组合系统就具有了较强的自主性和较高的导航精度，是目前广泛应用的较为成熟水下导航系统。本文对SINS/DVL组合导航系统进行了研究，并针对DVL测量数据失效的情况下如何保证该导航系统的定位精度方面进行了深入探讨。 本文首先论述了捷联惯导系统的工作原理、误差来源以及建立了位置、速度和姿态角的误差方程，此外还论述了多普勒计程仪的测速度原理、误差来源与误差建模。 其次，建立了SINS/DVL组合导航方式的卡尔曼滤波系统状态方程和量测方程，并对SINS/DVL组合导航系统进行了数学仿真。从仿真结果可以看出，经过卡尔曼滤波和反馈校正后，可以有效补偿组合导航系统的位置误差和速度误差，使组合系统达到了一定导航定位精度。 然后，为了在DVL测量数据无效时仍然能保证SINS/DVL组合系统的定位精度，本文研究了把AUV动力学模型和自适应神经模糊推理系统（ANFIS）引入组合系统，辅助SINS/DVL进行导航的方法。一方面，AUV动力学模型能根据作用在其上的外力来有效估计载体速度，代替DVL测定的速度与SINS进行组合；另一方面，在DVL正常工作的情况下不断在线训练了ANFIS系统，建立了INS的误差估计模型，从而能保证在DVL数据失效时用来预测误差。通过仿真分析验证了提出的方法的有效性，提高了组合系统的精度和鲁棒性。 最后，做组合导航系统整体的仿真验证。仿真验证同时在组合系统中引入AUV动力学模型和ANFIS系统辅助的方法，可以在测速传感器数据无效时能够有效避免出现导航误差偏大的问题，这一点将对AUV导航系统高隐蔽性、工作时间长等方面的需求，具有广泛的应用前景。 |
| 作者： | 谢连妮 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 孙枫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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