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微小型观探测UUV水下组合导航技术的研究
| 论文题名： | 微小型观探测UUV水下组合导航技术的研究 |
| 关键词： | 水下航行器;组合导航系统;姿态解算算法;多传感器融合滤波;仿真分析 |
| 摘要： | 微小型水下航行器越来越广泛地应用在执行各种复杂海洋环境下的地形地貌勘测以及军事侦查、反侦察等作战任务中。本文以哈尔滨工程大学学科条件建设项目为背景,针对微小型水下航行器的特点,研究制定了适合微小型水下航行器的组合导航系统方案,开展了基于SINS/DVL多传感器数据融合的组合导航技术的研究,并完成了组合导航系统的软硬件设计。论文重点研究了姿态解算算法和多传感器融合滤波方法,介绍了传感器以及捷联惯导的误差模型,最后采用航位推算方法,实现了仿真条件下微小型水下航行器的组合导航定位。 根据课题需求,论文开展的主要工作如下: 首先,根据项目要求,选取了导航位姿测量单元,通过Pro/ENGINEER软件对导航设备在微小型水下航行器舱体中的布局进行设计。而后建立了微小型水下航行器导航系统的参考坐标系,分析了捷联惯导的基本原理及误差模型,研究了姿态解算算法,对基于四元数的姿态解算方法进行了设计,并在Simulink下建立了姿态解算仿真模型,对解算算法进行了仿真验证; 其次,论文重点研究了线性卡尔曼滤波器的滤波原理和方法,通过仿真以及实验对卡尔曼滤波器的滤波效果进行了验证。而后研究了航位推算算法以及导航传感器安装误差的补偿方法,可有效地提高微小型水下航行器在实际航行中的导航精度,并对微小型水下航行器的航位推算算法进行了仿真验证。然后基于WindRiver公司的VxWorks实时操作系统对组合导航的软件进行设计,给出了程序中主要模块的设计思路和程序流程; 然后,在实验室条件下开展了组合导航系统的半实物仿真实验,在静态条件下对惯性传感器和深度计输出的数据进行分析,而后仿真了捷联惯导的算法和组合导航算法,并对仿真结果加以分析比较,仿真结果表明:采用基于SINS/DVL的组合导航方案能实现微小型水下航行器长航时的定位精度,为微小型水下航行器实际的航行提供了有效的保证; 最后,针对课题中对系统设计中存在的不足,提出了需要继续深入研究的方向,提出了可行的改进方法。 |
| 作者： | 张宏德 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 施小成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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