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基于MEMS惯性器件的ROV组合导航系统设计
| 论文题名： | 基于MEMS惯性器件的ROV组合导航系统设计 |
| 关键词： | 遥控无人潜水器;组合导航;微机电系统;惯性器件 |
| 摘要： | 深海作业型ROV（Remotely Operated Vehicle:简称ROV）是人类深海环境勘探和开发的重要设备之一。深海条件下环境多样复杂，需要高可靠性且满足作业精度需求的导航系统，为水下作业的ROV提供导航信息。传统的单一类型导航系统难以满足作业级ROV导航需求。采用多种类型导航系统提供的信息，通过数据融合实现高可靠导航信息输出的方法，是目前ROV导航系统发展主要趋势。 本论文首先对ROV导航系统实现平台进行构建。根据作业级ROV的导航需求，对导航系统的各个传感器进行选型，根据导航系统的需求选择导航计算机，对导航系统平台的电源、数据接口和通讯部分进行了设计。 然后，对导航系统的基本模型进行了建立。建立了惯性器件误差模型，介绍了捷联惯导系统基本原理，对坐标系之间变换关系、系统姿态更新方式以及捷联惯性导航系统更新方程进行推导。建立了电子罗盘、多普勒计程仪、GPS的误差模型。 然后，对MEMS惯性器件的误差源进行分析，建立了MEMS惯性器件的误差模型，设计了实验室标定方案并进行标定。推导了电子罗盘的椭圆拟合标定方案。设计了导航系统传感器的现场标定方案并进行实验。对MEMS惯性器件的导航系统的初始对准方案进行了研究，采用粗对准方案进行实验验证。 然后，对ROV导航系统的数据融合方案进行了研究，采用扩展卡尔曼滤波器作为导航系统的滤波器。针对ROV对导航系统的高可靠性要求，分别从滤波器更新方式、导航系统模型、传感器故障检测、冗余配置几个方面设计并进行仿真实验，验证ROV导航系统可靠性。 最后，对ROV组合导航系统进行实验测试。在室外条件下，模拟作业级ROV工作环境，进行了静态环境和动态环境实验验证。实验结果表明，该系统能够满足作业级ROV导航需求。 |
| 作者： | 胡佳兴 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 曾建辉;王维生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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