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多舰艇协同导航误差分析与算法研究
| 论文题名： | 多舰艇协同导航误差分析与算法研究 |
| 关键词： | 舰艇;协同导航;测距精度;状态补偿;延时信息 |
| 摘要： | 作为维护国家的军事安全及领土主权的重要工具之一,水面无人艇现在正受到越来越多的重视。随着任务要求越来越高,具有低成本、高性能的多无人艇系统正成为研究热点,而高精度的导航定位是多无人艇系统完成任务的必要保障。本文针对多无人艇系统,对多无人艇协同导航定位技术展开研究。论文的主要工作有: 1、针对主从式协同导航定位系统中领航艇的SINS/DVL组合导航定位系统进行研究。分析了SINS和DVL的基本工作原理,推导了惯导基本方程及DVL的速度计算公式,建立了DVL误差模型;重点研究了在大失准角条件下基于欧拉平台误差角的SINS误差模型,推导了其误差方程;最后建立了SINS/DVL组合导航系统模型,并进行了仿真分析。 2、从影响协同导航测距精度的角度,对影响协同导航定位精度的因素(包括声速误差、时钟同步、时间延迟等)分别进行了定量或定性分析,并对协同导航系统中跟随艇上所使用的航位推算方法进行了误差分析。 3、针对多无人艇系统中存在的多领航艇和单领航艇两种协同导航定位方法,展开了深入研究。分别介绍了基于多领航艇和单领航艇方法的协同导航定位原理,建立了两者的定位模型,并给出了基于EKF的协同导航定位算法,仿真结果表明,多领航艇和单领航艇协同导航定位算法都能对跟随艇进行有效定位。并运用非线性可观测性理论,对单领航艇协同导航系统的可观测性进行了分析,结果表明在运用EKF滤波器时,需要进行适当的路径规划以提高系统的定位精度。 4、针对在实际工作中所存在的时间延迟对多无人艇系统协同定位造成的影响,研究了基于延时的多无人艇协同导航定位算法。首先针对状态补偿法,推导了时间延迟下的一步预测状态误差,给出了基于状态补偿的DEKF算法设计,通过仿真证明了状态补偿算法能对由时间延迟引起的协同定位误差进行有效补偿;由于状态补偿法得到的估计不是最优估计,随后提出了一种基于量测更新的协同定位方法,将延时信息引入状态方程、量测方程中,完成系统方程的重构,然后重新推导了系统的状态估计公式,最终给出了滤波增益和状态估计均方差公式,仿真证明量测更新法比状态补偿法效果更好,能大大提高时延下的协同导航定位精度。 |
| 作者： | 曾浩瀚 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 郝燕玲 |
| 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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