動力定位系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的多級融合方法研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，資源匱乏一直是人們高度關(guān)注的問題。陸地資源開采有限，占有地球絕大面積的海洋成為尋找并開采生活需要能源的主要來源。船舶動力定位技術(shù)在保障海上開采起到關(guān)鍵作用，提高動力定位技術(shù)精度也是現(xiàn)研究的熱點(diǎn)。由于對動力定位高精度的要求和海上復(fù)雜環(huán)境的不穩(wěn)定性，需要安裝多種傳感器得到更多的測量數(shù)據(jù)，這就使多種傳感器數(shù)據(jù)融合對船舶狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)成為研究重點(diǎn)。本文在非線性船舶為背景下，以海洋工程船動力定位系統(tǒng)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目為支撐，對

2、多級融合方法和加權(quán)融合方法兩種算法進(jìn)行研究。
　　對多傳感器測量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，使用集中式算法會增加維數(shù)，耗費(fèi)計(jì)算時(shí)間且如果有傳感器發(fā)生故障會污染整組數(shù)據(jù)，所以目前對混合式算法研究較多。本文首先根據(jù)船舶海平面運(yùn)動方程，構(gòu)建船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型，根據(jù)位置參考系統(tǒng)的原理構(gòu)建張緊索、水聲定位、差分全球定位(DGPS)、激光定位四種位置系統(tǒng)的模型。設(shè)計(jì)電羅經(jīng)、運(yùn)動參考單元和風(fēng)傳感器有關(guān)的程序模塊以估計(jì)船舶狀態(tài)。其次，對多級融合方法進(jìn)行研究，子濾

3、波器采用自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波算法對傳感器測量數(shù)據(jù)進(jìn)行局部最優(yōu)估計(jì)，主濾波器采用最優(yōu)加權(quán)算法對子濾波器的局部最優(yōu)估計(jì)計(jì)算得到全局最優(yōu)估計(jì)。在處理局部最優(yōu)估計(jì)步驟，本文提出了改進(jìn)的多級融合方法，應(yīng)用歐氏距離并結(jié)合聚類分析思想，對傳感器測量數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排序，確定融合次序。使準(zhǔn)確度高的數(shù)據(jù)優(yōu)先融合，在主濾波器中所賦權(quán)值相應(yīng)增大，較改進(jìn)前的多級融合算法在精度上有一定的提高。且由歐氏距離計(jì)算方法得到的傳感器數(shù)據(jù)間的距離矩陣，和以往研究中的距離判斷不