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基于FOG捷联惯导的水下组合导航系统研究
| 论文题名： | 基于FOG捷联惯导的水下组合导航系统研究 |
| 关键词： | 水下航行器;组合导航系统;捷联惯导系统;多普勒速度计程仪;磁罗经;深度计 |
| 摘要： | 高精度和稳定可靠的导航系统是水下航行器顺利完成水下作业的关键之一，然而，在复杂的水下环境中，单一的导航方式由于自身的缺陷在实际应用中具有很大的局限性。由捷联惯导系统(SINS)、多普勒速度计程仪(DVL)、磁罗经(MCP)以及深度计(Depth)组成的水下组合导航系统，充分利用多元导航信息辅助捷联惯导系统，具有高精度和强鲁棒性的特点。本论文主要包括以下五方面的内容: 第一，详细阐述了捷联惯导系统、多普勒速度计程仪、磁罗经以及深度计的导航原理，并对其误差进行了详细分析;另外，详细阐述了信息融合理论，包括卡尔曼滤波理论和联邦卡尔曼滤波理论。 第二，针对捷联惯导系统在复杂环境中的初始对准问题，提出利用外速度和转弯机动的运动约束条件，以提高航向失准角和惯性器件误差的可观测性，从而实现在载体机动过程中完成初始对准。 第三，在对导航系统的原理及其误差进行分析的基础上，分别建立了SINS/DVL、SINS/MCP以及SINS/Depth组合导航的状态方程和量测方程，并且应用联邦卡尔曼滤波理论构建了水下组合导航系统。 第四，针对水下组合导航系统的故障诊断问题，在改进传统残差x2检测法的结构并引入残差的均值和标准差作为判据的基础上，提出了一种改进的残差x2检测法，实现了快速检测和辨识系统突变型故障。 第五，针对水下组合导航和行进间对准算法进行了大量的仿真实验，验证了水下组合导航系统在多种载体机动环境中能保持高精度和强鲁棒性。通过样机实验包括转台实验和车载实验，验证了基于WINDOWS+RTX的水下组合导航系统的可靠性，并进一步验证了上述算法的有效性。 |
| 作者： | 吴亮 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 徐晓苏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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