水下運(yùn)載器小范圍高精度組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、目前水下作業(yè)任務(wù)一般采用載人運(yùn)載器(HOV)和遙控水下運(yùn)載器(ROV)完成。但HOV需要有復(fù)雜的生命保障系統(tǒng)，極大地提高了作業(yè)成本。而ROV在繞柱作業(yè)時(shí)，極易發(fā)生臍帶纜纏繞事故;且在長(zhǎng)距離沿纜作業(yè)時(shí)，需要母船跟隨移動(dòng)且具有一定的動(dòng)力定位能力，也極大地提高了作業(yè)成本。因此水下運(yùn)載器自主作業(yè)慢慢成為解決以上難題的研究熱點(diǎn)。
　　本課題針對(duì)自主作業(yè)中的導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行研究，利用低成本的MEMS慣性測(cè)量單元、電子羅盤和模擬視覺(jué)傳感器構(gòu)成組合導(dǎo)

2、航系統(tǒng)，采用異步失序修正型卡爾曼濾波，解決了多傳感器的異步失序問(wèn)題，成功研制出一個(gè)適用于自主作業(yè)時(shí)的高精度高頻率的水下運(yùn)載器組合導(dǎo)航系統(tǒng)。全文共分為六章:
　　第一章，主要介紹了本課題的研究背景、水下運(yùn)載器以及水下導(dǎo)航技術(shù)的研究現(xiàn)狀。根據(jù)單一的水下導(dǎo)航技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析，提出本課題的研究意義與研究的主要內(nèi)容。
　　第二章，基于水下運(yùn)載器自主作業(yè)的需求提出了組合導(dǎo)航系統(tǒng)方案，闡述了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理和構(gòu)成。并分別進(jìn)行了捷聯(lián)慣

3、性導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)信息解算、融合中心設(shè)計(jì)以及傳感器選型。
　　第三章，針對(duì)水下運(yùn)載器小范圍高精度組合導(dǎo)航系統(tǒng)的融合問(wèn)題，進(jìn)行了融合模型的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)建模。并分別開(kāi)展了基于實(shí)時(shí)信息和基于異步失序信息的融合算法研究，解決了多傳感器的異步失序問(wèn)題。
　　第四章，針對(duì)水下視覺(jué)傳感器開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高的問(wèn)題，提出使用PassiveManipulator(PM)六自由度位置測(cè)量系統(tǒng)模擬水下視覺(jué)傳感器。詳細(xì)介紹了PM的設(shè)計(jì)過(guò)程以及位置信息解

4、算過(guò)程。并通過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的PM系統(tǒng)，可以用于模擬常用的水下視覺(jué)傳感器。
　　第五章，進(jìn)行了水下運(yùn)載器小范圍高精度組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究，詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建、電路部分設(shè)計(jì)以及控制程序設(shè)計(jì)。分別進(jìn)行了靜態(tài)姿態(tài)和位置組合導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)以及動(dòng)態(tài)位置組合導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本課題所設(shè)計(jì)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)的綜合性能的優(yōu)越性。
　　第六章，對(duì)研究課題的主要研究工作進(jìn)行了總結(jié)，指出了課題的創(chuàng)新點(diǎn)。并針對(duì)課題的不足之處提出了進(jìn)一步研究與提高的方