船舶綜合導(dǎo)航信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)及信息融合技術(shù)研究.pdf

1、目前航海領(lǐng)域?qū)?dǎo)航設(shè)備的要求越來越高，如何充分有效的利用和處理來自多個(gè)導(dǎo)航設(shè)備的數(shù)據(jù)，保證船用導(dǎo)航的精度和可靠性，已經(jīng)成為船用綜合導(dǎo)航信息系統(tǒng)的主要問題。本文主要研究針對(duì)船舶關(guān)鍵導(dǎo)航設(shè)備的輸出信息的融合及顯示技術(shù)，以SINS/GNSS/CNS綜合導(dǎo)航為核心，對(duì)綜合導(dǎo)航信息系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后實(shí)現(xiàn)了綜合導(dǎo)航信息系統(tǒng)的軟件編寫，為構(gòu)建一整套的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的裝置打下了基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了常見導(dǎo)航設(shè)備的工作原理和誤差特性

2、，并建立了相應(yīng)的誤差方程。然后，對(duì)船用導(dǎo)航信息融合技術(shù)進(jìn)行研究，引入自適應(yīng)區(qū)間Kalman濾波算法，針對(duì)不同的船用導(dǎo)航設(shè)備的互補(bǔ)特性，構(gòu)建相應(yīng)的設(shè)備組合模式，最后進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了算法的有效性。⑵引入聯(lián)邦Kalman濾波理論，比較了結(jié)構(gòu)有差別的聯(lián)邦濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)?？紤]到容錯(cuò)性能以及工程應(yīng)用等因素，最終選用無反饋的聯(lián)邦濾波結(jié)構(gòu)作為多種導(dǎo)航設(shè)備的信息處理結(jié)構(gòu)，根據(jù)聯(lián)邦濾波算法，構(gòu)造了基于SINS/GNSS/CNS組合的多傳感器數(shù)據(jù)融合方式，并

3、對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證了算法的有效性。⑶針對(duì)該方案的故障檢測(cè)和容錯(cuò)性問題進(jìn)行了深入的研究，組合導(dǎo)航方案的故障檢測(cè)普遍基于Kalman濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)，該算法的性能由殘差對(duì)故障的敏感程度決定，本文引入了殘差x2檢驗(yàn)法，設(shè)計(jì)了故障檢測(cè)算法，并進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了算法的有效性。⑷在以上研究的基礎(chǔ)上對(duì)綜合導(dǎo)航信息系統(tǒng)上位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)了多種導(dǎo)航設(shè)備與綜合導(dǎo)航信息系統(tǒng)通過以太網(wǎng)、CAN總線和串口進(jìn)行通信，以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)的圖表顯示、導(dǎo)航