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基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究
| 论文题名： | 基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究 |
| 关键词： | 水下航行器;导航定位;信息融合;卡尔曼滤波;波束形成 |
| 摘要： | 本文就航行器整体编队导航定位技术进行了方案上的论证和技术上的探索，分为航行器单体导航定位和编队导航定位两部分，从以下几个方面进行研究： 1)由于本文研究的是体积较小的水下航行器，考虑到导航定位系统的小型化和高精度的使用要求，根据单体导航定位和编队导航定位的不同研究思路，探索性的提出了导航定位系统整体设计思想和软件流程。水下航行器编队航行时，针对主航行器导航定位提出了单体导航定位系统的设计方案，给出了导航定位的工作原理和流程。针对编队中的从航行器，应用水声定位及通信传输模块完成从航行器的绝对定位，以此完成整体编队导航定位。 2)为了得到高精度、高可靠性的导航信息，给出了水下航行器导航定位实用系统模型。对工程中实用的多种卡尔曼滤波算法进行了算法推导和仿真研究，这些算法对于水下航行器导航定位过程中软件的灵活性和控制发散起到了很好的作用，保证了导航的精度。 3)将联邦卡尔曼滤波技术、小波技术和神经网络技术等信息融合技术应用其中进行单体导航定位系统的研制；针对水下航行器进行GPS/DR联邦滤波器组合导航系统研究；应用小波技术对新息进行监控和系统去噪；应用神经网络进行导航数据预处理。这些都很好的保证了导航精度。 4)水下声定位中波束形成技术是方位估计的重要手段，重点研究了广义相关波束形成(GCBF)算法(傅氏积分方法(FIM)和加权傅氏积分方法(WFIM))，大多情况下FIM、WFIM算法的性能优于时延—求和波束形成(DSBF)；研究了阵元域和波束域MVDR自适应波束形成，结果表明，利用波束域MVDR进行目标方位估计，既可以获得高精度的方位估计，又可以大大减少计算量。 5)根据单体导航定位的设计方案，研制了一套导航定位系统，并在不同水域进行试验，利用其试验数据对导航精度进行分析，比较了简单的DR算法、卡尔曼滤波预测和结合数据融合技术的卡尔曼滤波算法。同时就这几种算法在工程中的应用，从算法结构、应用条件、稳定性和可靠性上给出评价，对工程实践有具体的指导意义。 对水下航行器编队导航进行了理论探索和工程实践，证明了单体导航定位方案的可行性，对水声定位实现编队导航还需大量的工程试验，产品化还有待时日。 |
| 作者： | 赵辉 |
| 专业： | 测试计量技术及仪器 |
| 导师： | 王昌明 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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