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动态环境下舰船瞬时线运动测量技术
| 论文题名： | 动态环境下舰船瞬时线运动测量技术 |
| 关键词： | 瞬时线运动;捷联惯导系统;多普勒计程仪;卡尔曼滤波;数字滤波器 |
| 摘要： | 近年来,随着导航技术的研究深入,惯性导航测量技术的功能性扩展已经成为日益迫切的要求。舰船瞬时线运动参数即横荡、纵荡及垂荡信息的提取不仅能够满足船舶操纵性的需求,更重要的是能够在原有导航测量参数的基础上全面提供载体位置、姿态以及运动状态信息。 传统的惯性系统测量舰船瞬时线运动方法把海浪认为成单一频率信号,并且认为在此信号的影响下,海浪的响应也就是舰船瞬时线运动信息也是单一频率信号;同时并没有到考虑舰船瞬时线运动在不同动态环境中(系泊及航行)运动形式并不完全相同,这在测量系统具体的使用中存在着很大的局限性。 论文在充分了解捷联惯性导航系统工作原理和海浪基本运动形式以及海况整体情况的基础上,给出了舰船由海浪引起的瞬时线运动动态模型,并分析了舰船航行时船速对瞬时线运动测量参数的影响,进而分别确定了舰船在系泊和航行状态下的瞬时线运动测量方案。在以上两种动态状态的研究中,舰船航行时的运动情况比较复杂,故而文中采用卡尔曼滤波技术和多普勒计程仪测速装置相结合,校正出舰船航行状态下瞬时姿态角信息并得到准确速度。 同时,文章对舰船瞬时线运动参数惯性测量方法中的关键技术数字滤波器的设计也进行了详细的阐述,分别介绍了工程中最常见的有限冲击响应滤波器(FIR)以及无限冲击响应滤波器(IIR)两种滤波器的的基本原理和设计方法。并且分别根据舰船瞬时线运动系泊和航行时不同的惯性测量方案,阐述了相应带通滤波器和高通滤波器中关键参数的选定方法。由于海浪信息是随机信息,文中根据海浪信息的随机特性,给出功率谱估计方法。 根据已设计的舰船瞬时线运动的测量方案,利用计算机完成了系统的仿真工作,并就舰船系泊状态和航行状态分别模拟了给定海况模型下瞬时线运动的测量,同时通过实验室四自由度平台对方案进行实验验证,进一步证明了本论文中设计方法的可行性,从而较为全面的完成了舰船系泊和航行状态下瞬时线运动的测量的方案设计、计算机仿真及实验工作。 |
| 作者： | 曹冰 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 高伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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