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船舶位置参考系统异步信息融合方法研究
| 论文题名： | 船舶位置参考系统异步信息融合方法研究 |
| 关键词： | 船舶动力定位系统;位置参考系统;异步信息融合;多尺度估计 |
| 摘要： | 在现代船舶动力定位系统中，为了提高船舶位置信息的准确性与可靠性，位置参考系统都进行了冗余配置。冗余配置的同类和异类位置参考系统可以提供大量的船舶运动信息，如何充分利用冗余信息、确保所得信息的准确性和可靠性是动力定位系统需要解决的核心问题。本论文针对冗余配置的位置参考系统展开研究，将位置参考系统信息融合分为同步信息融合和异步信息融合，建立了位置参考系统的同步、异步信息融合结构与融合算法，从而改善DP系统的性能。 本文根据船舶运动学和动力定位船舶的运动特点，建立动力定位船舶的运动学模型；分析动力定位位置参考系统的测量定位原理，建立位置参考系统的测量模型，为论文的后续研究提供必要条件。 结合多传感器信息融合结构，本文将位置参考系统信息融合分为两部分：测量数据处理和融合算法，其中测量数据处理包括测量信息空间配准，数据质量检测和滤波。由于各位置参考系统测量数据质量检测与其故障检测具有一致性，因此建立位置参考系统的故障检测算法对其测量数据质量和故障进行检测，所建立的故障检测算法包括突变型故障检测方法和渐变型故障检测方法；选择无迹卡尔曼滤波对各子系统的测量信息进行滤波，实现船舶位置的状态估计。 在实际应用中,一般采取两种方法融合异步采样信息，一是时间配准，二是利用表决逻辑，这两种方法都存在着不足，如时间配准的实时性差、当系统存在共模故障时表决方法是失败的等，这些都会制约DP系统的融合精度。为此，本文将位置参考系统信息融合算法分为同步融合算法和异步融合算法，研究了同步多传感器信息最优分布式估计融合算法；针对异步采样信息提出了一种基于尺度的异步信息融合算法，使整个系统的工作建立在不同尺度上，突破了单一尺度系统的限制，实现了异步采样信息的直接融合，克服了利用时间配准进行同步化存在的不足，提高了异步多传感器信息的融合性能。 根据船舶动力定位测量系统高精度、高可靠性及动态自适应重构的要求，结合所建立的故障检测算法和多传感器同步、异步信息融合算法，研究建立了动力定位位置参考系统同步、异步信息的融合结构和融合算法，组成了新的动力定位系统多传感器信息融合体系。通过仿真验证了所建位置参考系统异步信息融合结构与融合算法的有效性。 |
| 作者： | 郭博 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 林孝工 |
| 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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