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水下潜器突防系统中的地形匹配方法研究
| 论文题名： | 水下潜器突防系统中的地形匹配方法研究 |
| 关键词： | 水下潜器;地形辅助导航;最近迭代点算法;卡尔曼滤波器;地形熵算法 |
| 摘要： | 随着现代战争中各种武装力量的不断发展，水下潜器已经成为海上作战的重要威慑力量，同时其突防技术也得到了高度重视。由于惯性导航系统（Inertial Navigation System，INS）有误差积累的缺陷，导致水下潜器只配备惯性导航系统，无法在突防过程中长时间、远距离航行。而地形提供的信息可以用来辅助导航，能够用来修正惯性导航系统的误差，满足长时间航行的需求。水下地形辅助导航技术可以在提供潜器精确的位置信息、深度信息的同时，保障水下潜器隐蔽性，具有自主性强、隐蔽性好和可靠性高的特点。 匹配算法的研究是水下地形辅助导航技术中的核心问题，本文详细介绍了基于等值线的最近迭代点（Iterative closest contour Point，ICCP）算法，再针对该算法的在实际突防应用中的局限性提出几种改进方法。 首先，ICCP算法需要大量的时间寻找最近的匹配点，针对耗时长这个问题采用滑动窗口的方法来提高搜索效率。该方法采用滑动窗口法的经典思想，通过这种思想使得选取窗口更加简单，同时起到了降低了算法复杂性的作用；在INS的初始误差很大时，ICCP算法在匹配过程中容易出现发散的情况，本文提出将地形熵算法、ICCP算法和卡尔曼滤波组合使用的方法，扩展了ICCP算法的使用条件。 其次，在实际突防航行中几种导航方法组合起来会有局限性，本文提出一种综合导航方法。具体地说，针对长时间航行以后INS的初始位置误差很大的情况做判断，如果INS INSXX，则利用地形熵算法、ICCP算法和卡尔曼滤波组合的方法来提高匹配精度；若INS的初始位置误差在ICCP匹配精度容许范围内，不使用需要在大范围内搜索的地形熵方法，直接用ICCP算法进行匹配，然后经过卡尔曼滤波器进行最优估计，以相应的差值作为量测值，进而修正INS的导航误差。 最后，对ICCP算法及其改进方法进行了一系列的仿真分析，得出该组合方法能提高导航精度的结论。并分别针对测深装置误差、初始位置误差和采样点个数对ICCP算法精度的影响进行了仿真分析，得出以下结论：测深装置误差越小、初始位置误差越小，则匹配精度越高。此外，对地形熵和ICCP算法的环境适应性进行了仿真分析，得出地形熵对ICCP算法匹配精度有影响的结论。 |
| 作者： | 孙高翔 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 赵玉新 |
| 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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