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基于SINS/GPS/DVL的AUV组合导航系统算法研究
| 论文题名： | 基于SINS/GPS/DVL的AUV组合导航系统算法研究 |
| 关键词： | 自主式水下航行器;组合导航系统;车载试验;SINS/DVL模型 |
| 摘要： | 组合导航技术是自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)发展的关键。捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System，简称SINS)具有完全自主导航能力，但是SINS系统误差随时间而积累，很难满足精确导航和定位要求，为了提高SINS的导航精度和可靠性，本文以基于SINS/GPS/DVL的AUV组合导航系统为研究对象，针对AUV组合导航系统导航解算基本原理、水下潜航阶段滤波算法、水面位置修正阶段滤波算法和组合导航系统试验验证等关键技术进行了研究。 论文主要研究工作包括: 1、介绍了AUV组合导航系统常用坐标系并推导其变换关系;建立惯性器件误差模型;分析并推导了AUV组合导航系统姿态误差、速度误差及位置误差方程。 2、研究了AUV水下潜航阶段滤波算法。分析了SINS/DVL系统滤波模型;研究了基于最小方差估计的线性卡尔曼滤波算法;在卡尔曼滤波算法基础上分析并引出了强跟踪滤波算法及其改进方法;数学仿真结果表明，强跟踪滤波器能够有效克服卡尔曼滤波器对系统模型强依赖性与鲁棒性较差的缺陷，提高导航精度及系统稳定性。 3、研究了AUV水面位置修正阶段滤波算法。介绍了GPS导航系统的组成结构及定位原理，分析了SINS/GPS系统滤波模型;研究了基于Krein空间的H∞滤波算法;在基于H2准则的Kalman滤波算法与基于H∞范数的H∞滤波算法比较的基础上分析并引出了H2/H∞滤波算法;仿真结果表明H2/H∞滤波算法能够综合Kalman滤波算法的高精度和H∞滤波算法的鲁棒性，具有较强的关于系统模型不确定性的鲁棒性以及较高导航定位性能。 4、利用某型号的组合导航系统原理样机进行了试验验证。在实验室环境下，进行了双轴位置转台与三轴摇摆转台试验，在某试验场进行了车载试验。试验结果表明应用所提算法该组合导航系统能够达到较高导航精度，实现导航及定位功能。 |
| 作者： | 许立平 |
| 专业： | 仪器科学与技术 |
| 导师： | 程向红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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