船舶動力定位位置參考系統(tǒng)信息融合研究.pdf

1、隨著陸上資源縮減與人口對資源需求增長的矛盾日益顯現(xiàn)，開發(fā)和利用海洋資源已經是大勢所趨，且不斷走向深海和遠海。傳統(tǒng)的錨泊定位系統(tǒng)已無法滿足定位作業(yè)的需求，越來越多的船舶或平臺需要動力定位技術的支持。而且，伴隨作業(yè)范圍的不斷擴大，對動力定位系統(tǒng)可靠性和準確性的要求也越來越高。動力定位船舶通常都配備位置參考系統(tǒng)。如何有效利用來自位置參考系統(tǒng)的位置測量值為動力定位控制器提供精確的位置信息是一個急需解決的問題。信息融合是一種將多源信息進行優(yōu)化組合

2、的技術手段，它可以充分利用不同信息之間的互補性，提高測量信息的精度和可信度，從而提高系統(tǒng)的可靠性。因此，對船舶動力定位位置參考系統(tǒng)信息融合的研究具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文主要完成如下研究工作:首先，建立了船舶水面三自由度運動數(shù)學模型，介紹了張緊索系統(tǒng)、水聲定位系統(tǒng)、差分全球定位系統(tǒng)的測量原理，并建立了其相應的測量模型。然后，考慮到船舶動力定位系統(tǒng)的非線性特性，采用粒子濾波和無跡粒子濾波兩種非線性濾波方法，對來自動力定位位置參考

3、系統(tǒng)的船舶位置測量值進行濾波，為了驗證兩種濾波方法，在Matlab/Simulink環(huán)境下，進行了仿真試驗，并對兩種方法的濾波效果進行了比較，從仿真試驗的結果可知，無跡粒子濾波方法的濾波效果要明顯優(yōu)于粒子濾波的濾波效果。最后，設計了多級聯(lián)邦濾波器對濾波后的船舶位置信息進行融合。多級聯(lián)邦濾波器中的子濾波器使用無跡粒子濾波方法對船舶位置測量值進行濾波，主濾波器利用子濾波器的濾波值和估計誤差協(xié)方差陣的信息進行逐層融合，最終得到最優(yōu)的船舶位置融