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船舶综合导航信息系统设计及信息融合技术研究
| 论文题名： | 船舶综合导航信息系统设计及信息融合技术研究 |
| 关键词： | 船舶航行;组合导航;信息融合;计算机技术 |
| 摘要： | 目前航海领域对导航设备的要求越来越高，如何充分有效的利用和处理来自多个导航设备的数据，保证船用导航的精度和可靠性，已经成为船用综合导航信息系统的主要问题。本文主要研究针对船舶关键导航设备的输出信息的融合及显示技术，以SINS/GNSS/CNS综合导航为核心，对综合导航信息系统进行设计，最后实现了综合导航信息系统的软件编写，为构建一整套的船舶导航系统的装置打下了基础。 本研究主要内容包括：⑴介绍了常见导航设备的工作原理和误差特性，并建立了相应的误差方程。然后，对船用导航信息融合技术进行研究，引入自适应区间Kalman滤波算法，针对不同的船用导航设备的互补特性，构建相应的设备组合模式，最后进行仿真，验证了算法的有效性。⑵引入联邦Kalman滤波理论，比较了结构有差别的联邦滤波器的优缺点。考虑到容错性能以及工程应用等因素，最终选用无反馈的联邦滤波结构作为多种导航设备的信息处理结构，根据联邦滤波算法，构造了基于SINS/GNSS/CNS组合的多传感器数据融合方式，并对其进行了相应的仿真验证，验证了算法的有效性。⑶针对该方案的故障检测和容错性问题进行了深入的研究，组合导航方案的故障检测普遍基于Kalman滤波器进行设计，该算法的性能由残差对故障的敏感程度决定，本文引入了残差x2检验法，设计了故障检测算法，并进行了仿真，验证了算法的有效性。⑷在以上研究的基础上对综合导航信息系统上位机软件进行设计，主要实现了多种导航设备与综合导航信息系统通过以太网、CAN总线和串口进行通信，以及导航数据的图表显示、导航数据数据库存储和查询功能、故障诊断模块功能和导航设备的配置功能。 |
| 作者： | 安鑫 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王兴成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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