光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)-多普勒計程儀一體化組合導(dǎo)航方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人類對海洋資源的探索和開發(fā)活動日益增加，各種水下航行器將得到大量應(yīng)用，進而對水下導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性要求越來越高。SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)以其優(yōu)越的性能成為水面和水下重要的導(dǎo)航方式，在水下航行器中廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計了SINS/DVL一體化組合導(dǎo)航系統(tǒng)，實現(xiàn)多普勒計程儀與光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)的數(shù)據(jù)空間一致性，減小多普勒輔助捷聯(lián)慣導(dǎo)組合系統(tǒng)中的誤差，提高組合導(dǎo)航定位的精度。
　　本文首先針對多普勒計程儀自身的測速

2、誤差，介紹了減小自身誤差的方法和選擇測量參數(shù)的標準。分析其影響組合導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差因素，對于多普勒計程儀安裝誤差的問題，建立安裝誤差角的濾波估計模型，以差分 GPS作為船舶航行狀態(tài)下的參考速度，采用卡爾曼濾波算法對安裝誤差角進行快速估計，通過仿真驗證此方法的有效性。對于船舶姿態(tài)角搖擺帶來的多普勒測速誤差問題，采用四波束投影法測量船舶在 IMU坐標系下的速度，應(yīng)用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣將測量速度投影到導(dǎo)航系，達到多普勒與捷聯(lián)慣導(dǎo)相互

3、輔助的目的，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間一致性，使得量測信息更為準確。
　　其次，提出SINS/DVL一體化組合導(dǎo)航系統(tǒng)的原理設(shè)計，選取CKF和UKF作為組合導(dǎo)航信息融合的濾波器。在推導(dǎo)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)非線性誤差方程的基礎(chǔ)上，建立SINS/DVL一體化組合對準的濾波模型，并在準靜基座和動基座條件下進行仿真分析，并對比了CKF算法和UKF算法在一體化組合導(dǎo)航中的性能。在動基座條件下，對比了一體化組合方法與非一體化組合方法對失準角估計的精度，仿真結(jié)果證

4、明了一體化組合方法的突出優(yōu)勢。
　　為抑制組合導(dǎo)航系統(tǒng)位置參數(shù)的發(fā)散，在捷聯(lián)慣導(dǎo)與多普勒相互輔助的同時，采用外部設(shè)備提供位置量測信息，建立SINS/DVL一體化組合導(dǎo)航的非線性濾波模型，并在長航時導(dǎo)航狀態(tài)和曲線運動狀態(tài)下進行仿真分析。與非一體化組合方法相比，一體化組合導(dǎo)航方法可以有效的提高組合系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)精度，證明此方法的可行性。對比了CKF和UKF算法對導(dǎo)航參數(shù)誤差的估計精度和運算執(zhí)行時間，從而得出 CKF算法在一體化組合導(dǎo)航