船舶綜合導航信息系統(tǒng)設計及信息融合技術研究.pdf

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

2、，并建立了相應的誤差方程。然后，對船用導航信息融合技術進行研究，引入自適應區(qū)間Kalman濾波算法，針對不同的船用導航設備的互補特性，構(gòu)建相應的設備組合模式，最后進行仿真，驗證了算法的有效性。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?？紤]到容錯性能以及工程應用等因素，最終選用無反饋的聯(lián)邦濾波結(jié)構(gòu)作為多種導航設備的信息處理結(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、對其進行了相應的仿真驗證，驗證了算法的有效性。⑶針對該方案的故障檢測和容錯性問題進行了深入的研究，組合導航方案的故障檢測普遍基于Kalman濾波器進行設計，該算法的性能由殘差對故障的敏感程度決定，本文引入了殘差x2檢驗法，設計了故障檢測算法，并進行了仿真，驗證了算法的有效性。⑷在以上研究的基礎上對綜合導航信息系統(tǒng)上位機軟件進行設計，主要實現(xiàn)了多種導航設備與綜合導航信息系統(tǒng)通過以太網(wǎng)、CAN總線和串口進行通信，以及導航數(shù)據(jù)的圖表顯示、導航